WO2017082088A1 - 液体を被精製物とする精製方法、ケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法、シリル化剤薬液、膜形成用材料又は拡散剤組成物の製造方法、フィルターメディア、及び、フィルターデバイス - Google Patents

液体を被精製物とする精製方法、ケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法、シリル化剤薬液、膜形成用材料又は拡散剤組成物の製造方法、フィルターメディア、及び、フィルターデバイス Download PDF

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polyimide
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佳宏 澤田
司 菅原
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東京応化工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a purification method using a polyimide and / or polyamideimide porous membrane, a silylating agent chemical, a film forming material or a liquid as a diffusing agent composition to be purified, and a silanol group is generated by hydrolysis.
  • the present invention relates to a filter medium comprising a porous membrane and a filter device including the polyimide and / or polyamideimide porous membrane.
  • a silylating agent chemical for forming a protective film for imparting hydrophobicity to the substrate for example, see Patent Document 1
  • a material for forming a fine film for example, see Patent Document 2
  • a semiconductor substrate It is desirable that the diffusing agent composition used for the diffusion of dopants does not contain contaminating metals such as iron and zinc.
  • the filter device usually includes a filter medium using a porous membrane.
  • the porous film can remove fine substances such as nano particles.
  • Nylon, polyethylene, polypropylene, PTFE, etc. are common as filter membranes that can remove impurities from chemicals and resin materials used in applications such as semiconductor devices. For example, by using filter membranes such as nylon, organic It is known that system impurities are also removed (for example, Patent Document 3).
  • JP 2010-114414 A Japanese Patent Laying-Open No. 2005-171067 Japanese Patent No. 4637476
  • the membrane made of nylon has low acid resistance, it is difficult to wash with acid, and it is difficult to remove impurities mixed in or attached to the filter itself.
  • membrane which consists of polyethylene had the problem that the removal rate of impurities, such as iron and zinc which should be removed from the chemical
  • Porous membranes used for filter media are required to be processed at a certain flow rate in the industry, but if the flow rate is increased, the removal performance of impurities such as metals tends to deteriorate, and both the flow rate and impurity removal performance are compatible. Was not easy.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and uses a polyimide and / or polyamide-imide porous film excellent in removal performance of impurities such as metals, a silylating agent chemical, a film-forming material, or a diffusing agent composition.
  • a purification method using a liquid to be purified a purification method using a silicon compound-containing liquid containing a silicon compound capable of generating a silanol group by hydrolysis, a silylating agent chemical solution and a membrane using the purification method It aims at providing the manufacturing method of a forming material or a diffusing agent composition, the filter media which consist of this porous membrane, and the filter device containing this porous membrane.
  • the present inventors have found that a polyimide and / or polyamide-imide porous membrane having communication holes is excellent in the performance of removing impurities such as metals due to its porous structure, and have completed the present invention.
  • a first aspect of the present invention is a purification method using a liquid as a material to be purified, wherein a part or all of the liquid is transferred from one side of a polyimide and / or polyamideimide porous membrane having communication holes to the other.
  • the liquid is a silylating agent chemical solution, a film-forming material, or a diffusing agent composition used for dopant diffusion into a semiconductor substrate.
  • a second aspect of the present invention is a purification method using a silicon compound-containing liquid as a material to be purified, wherein a part of or all of the silicon compound-containing liquid is a polyimide and / or polyamide-imide porous membrane having communication holes. Including transmission from one side to the other by differential pressure,
  • the silicon compound-containing liquid contains a silicon compound that can generate a silanol group by hydrolysis.
  • the third aspect of the present invention uses a purification method using the liquid of the first aspect of the present invention as a product to be purified or a purification method using the silicon compound-containing liquid of the second aspect of the present invention as a product to be purified.
  • a method for producing a silylating agent chemical, a film-forming material, or a diffusing agent composition is also included.
  • the fourth aspect of the present invention is used in the purification method using the liquid of the first aspect of the present invention as the product to be purified or the purification method using the silicon compound-containing liquid of the second aspect of the present invention as the product to be purified.
  • It is a filter media comprising the polyimide and / or polyamideimide porous membrane.
  • the fifth aspect of the present invention is used in the purification method using the liquid of the first aspect of the present invention as a product to be purified or the purification method using the silicon compound-containing liquid of the second aspect of the present invention as a product to be purified.
  • a filter device including the polyimide and / or polyamideimide porous membrane.
  • a method for purifying a liquid using a polyimide and / or polyamide-imide porous membrane excellent in metal removal performance a method for producing a chemical solution or a cleaning solution using the purification method, a filter medium comprising the porous membrane, and the method
  • a filter device comprising a porous membrane can be provided.
  • the purification method which uses the liquid as the first aspect as the material to be purified uses a filter medium comprising the polyimide and / or polyamideimide porous membrane, or a filter device including the polyimide and / or polyamideimide porous membrane. Is preferred.
  • the purification method using the silicon compound-containing liquid as the second object in the second aspect is that the silicon compound-containing liquid is partially or entirely removed from one side of the polyimide and / or polyamideimide porous membrane having communication holes. Including permeating to the other side by differential pressure, The said silicon compound containing liquid contains the silicon compound which can produce
  • the purification method using the silicon compound-containing liquid as the second object in the second embodiment is a filter medium comprising the polyimide and / or polyamideimide porous membrane, or a filter device comprising the polyimide and / or polyamideimide porous membrane. Is preferably used.
  • the silicon compound-containing liquid is a silylating agent chemical solution, a film-forming material, or a diffusing agent used for dopant diffusion into a semiconductor substrate.
  • a composition is preferred.
  • the type of the silylating agent chemical solution to be purified is not particularly limited as long as it can hydrophobize the properties of the substrate surface, and has been conventionally used for water repellency or hydrophobization of various materials.
  • the silylating agent chemical solution is appropriately selected and used.
  • “hydrophobization” is a concept including water repellency.
  • the silylating agent chemical solution to be purified preferably contains a silicon compound that can generate a silanol group by hydrolysis, and the silicon compound is a silylating agent represented by the following general formula (1). Is more preferable.
  • R a1 s each independently represent a monovalent group containing a monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms in which some or all of the hydrogen atoms may be substituted with fluorine atoms.
  • X 1 represents, independently of each other, a monovalent functional group in which the atom bonded to the silicon atom is nitrogen, a is an integer of 1 to 3, and b is an integer of 0 to 2. And the sum of a and b is 1 to 3.
  • Suitable silylating agents also include silylating agents represented by the following general formulas (1-1) to (1-8) and cyclic silazane compounds.
  • silylating agent represented by the general formulas (1-1) to (1-8) and the cyclic silazane compound will be described in order.
  • R 1 , R 2 and R 3 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom or an organic group. The total number of carbon atoms of R 1 , R 2 and R 3 is 1 or more.
  • R 4 represents a hydrogen atom or a saturated or unsaturated chain hydrocarbon group.
  • R 5 represents a hydrogen atom, a saturated or unsaturated chain hydrocarbon group, a saturated or unsaturated non-aromatic cyclic hydrocarbon group, or a non-aromatic heterocyclic group.
  • R 4 and R 5 may combine with each other to form a non-aromatic heterocyclic ring having a nitrogen atom.
  • R 1 , R 2 and R 3 are halogen atoms, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and a fluorine atom are preferred.
  • the organic group may contain a hetero atom in addition to the carbon atom.
  • the type of hetero atom that the organic group may contain is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired.
  • the hetero atom that the organic group may contain N, O, and S are preferable.
  • R 1 , R 2 and R 3 are organic groups, the sum of the number of carbon atoms and the number of heteroatoms contained in the organic group is the sum of the carbon numbers of R 1 , R 2 and R 3 As long as is 1 or more, there is no particular limitation.
  • R 1 , R 2 and R 3 are organic groups
  • the total number of carbon atoms and hetero atoms contained in the organic group is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 8, 1-3 are particularly preferred.
  • the organic group is preferably a saturated or unsaturated chain hydrocarbon group, an aralkyl group, and an aromatic hydrocarbon group.
  • Preferred examples of the saturated or unsaturated chain hydrocarbon group include a methyl group, an ethyl group, a vinyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an allyl group, a 1-propenyl group, an isopropenyl group, and an n-butyl group.
  • n-pentyl group isopentyl group, sec-pentyl group, tert-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n -Nonyl group, n-decyl group and the like.
  • chain hydrocarbon groups a methyl group, an ethyl group, a vinyl group, an n-propyl group, and an allyl group are more preferable, and a methyl group, an ethyl group, and a vinyl group are particularly preferable.
  • aralkyl group examples include benzyl group, phenylethyl group, phenylpropyl group, ⁇ -naphthylmethyl group, and ⁇ -naphthylmethyl group.
  • aromatic hydrocarbon group examples include a phenyl group, an ⁇ -naphthyl group, and a ⁇ -naphthyl group.
  • R 4 is a saturated or unsaturated chain hydrocarbon group
  • the carbon number of the saturated or unsaturated chain hydrocarbon group is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired.
  • the carbon number of the saturated or unsaturated chain hydrocarbon group is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 8, and more preferably 1 to 3 Particularly preferred.
  • preferred examples include a saturated or unsaturated chain hydrocarbon group mentioned as a suitable group for R 1 , R 2 and R 3 It is the same.
  • R 5 is a saturated or unsaturated chain hydrocarbon group
  • the saturated or unsaturated chain hydrocarbon group is the same as R 4 .
  • the carbon number of the saturated or unsaturated cyclic hydrocarbon group is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired.
  • the saturated or unsaturated non-aromatic cyclic hydrocarbon group preferably has 3 to 10 carbon atoms, more preferably 3 to 6, 5 or 6 is particularly preferred.
  • R 5 is a saturated or cyclic hydrocarbon group
  • R 5 is a non-aromatic heterocyclic group
  • the hetero atom contained in the non-aromatic heterocyclic group is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired.
  • suitable heteroatoms contained in the non-aromatic heterocyclic group include N, O, and S.
  • R 5 is a non-aromatic heterocyclic group
  • the total of the number of carbon atoms and the number of hetero atoms contained in the non-aromatic heterocyclic group is particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired.
  • the total number of carbon atoms and hetero atoms contained in the non-aromatic heterocyclic group is preferably 3 to 10, more preferably 3 to 6 Preferably 5 or 6 is particularly preferred.
  • R 5 is a non-aromatic heterocyclic group
  • Preferred examples when R 5 is a non-aromatic heterocyclic group include pyrrolidin-1-yl, piperidin-1-yl, piperazin-1-yl, morpholin-1-yl, and thiol And a morpholin-1-yl group.
  • the number of atoms contained in the non-aromatic heterocyclic group formed by combining R 4 and R 5 with each other is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired.
  • the non-aromatic heterocyclic group formed by combining R 4 and R 5 with each other is preferably a 3- to 10-membered ring, more preferably a 5- or 6-membered ring.
  • the kind of the other hetero atom of the carbon atom contained in the non-aromatic heterocyclic group formed by combining R 4 and R 5 with each other is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired.
  • Suitable heteroatoms included in the non-aromatic heterocyclic group formed by combining R 4 and R 5 with each other include N, O, and S.
  • Preferable examples of the non-aromatic heterocyclic ring formed by combining R 4 and R 5 with each other include pyrrolidine, piperidine, piperazine, morpholine, and thiomorpholine.
  • silylating agent represented by the general formula (1-1) include N, N-dimethylaminotrimethylsilane, N, N-dimethylaminodimethylsilane, N, N-dimethylaminomonomethylsilane, N, N -Diethylaminotrimethylsilane, t-butylaminotrimethylsilane, allylaminotrimethylsilane, trimethylsilylacetamide, N, N-dimethylaminodimethylvinylsilane, N, N-dimethylaminodimethylpropylsilane, N, N-dimethylaminodimethyloctylsilane N, N-dimethylaminodimethylphenylethylsilane, N, N-dimethylaminodimethylphenylsilane, N, N-dimethylaminodimethyl-t-butylsilane, N, N-dimethylaminotrieth
  • R 1 , R 2 and R 3 are the same as in general formula (1-1) above.
  • R 6 represents a hydrogen atom, a methyl group, a trimethylsilyl group, or a dimethylsilyl group.
  • R 7 , R 8 and R 9 each independently represents a hydrogen atom or an organic group. The total number of carbon atoms of R 7 , R 8 and R 9 is 1 or more.
  • R 7 , R 8 , and R 9 are organic groups
  • the organic group is the same as the organic group when R 1 , R 2, and R 3 are organic groups.
  • silylating agent represented by the general formula (1-2) examples include hexamethyldisilazane, N-methylhexamethyldisilazane, 1,1,3,3-tetramethyldisilazane, 1,3- Dimethyldisilazane, 1,3-di-n-octyl-1,1,3,3-tetramethyldisilazane, 1,3-divinyl-1,1,3,3, -tetramethyldisilazane, tris (dimethyl Silyl) amine, tris (trimethylsilyl) amine, 1-ethyl-1,1,3,3,3-pentamethyldisilazane, 1-vinyl-1,1,3,3,3-pentamethyldisilazane, Propyl-1,1,3,3,3-pentamethyldisilazane, 1-phenylethyl-1,1,3,3,3-pentamethyldisilazane, 1-tert-butyl-1,1,3,3
  • R 1 , R 2 and R 3 are the same as in general formula (1-1) above.
  • Y represents O, CHR 11 , CHOR 11 , CR 11 R 11 , or NR 12 .
  • R 10 and R 11 are each independently a hydrogen atom, a saturated or unsaturated chain hydrocarbon group, a saturated or unsaturated non-aromatic cyclic hydrocarbon group, a trialkylsilyl group, a trialkylsiloxy group, an alkoxy group, phenyl Represents a group, a phenylethyl group, or an acetyl group.
  • R 12 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a trialkylsilyl group.
  • R 10 and R 11 are a saturated or unsaturated chain hydrocarbon group or a saturated or unsaturated non-aromatic cyclic hydrocarbon group
  • a saturated or unsaturated chain hydrocarbon group and a saturated Or the unsaturated non-aromatic cyclic hydrocarbon group means that R 5 in the general formula (1-1) is a saturated or unsaturated chain hydrocarbon group, or a saturated or unsaturated non-aromatic cyclic hydrocarbon group. The same as in the case of a hydrogen group.
  • R 10 and R 11 are a trialkylsilyl group, a trialkylsiloxy group, or an alkoxy group
  • the carbon number of the alkyl group contained in these groups is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired.
  • the number of carbon atoms of the alkyl group contained in these groups is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 8, and particularly preferably 1 to 3.
  • Preferable examples of the alkyl group contained in these groups include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group.
  • a methyl group, an ethyl group, and an n-propyl group are more preferable, and a methyl group and an ethyl group are particularly preferable.
  • R 12 is an alkyl group or a trialkylsilyl group
  • the number of carbon atoms of the alkyl group contained in the alkyl group or trialkylsilyl group is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired.
  • the number of carbon atoms of the alkyl group contained in the alkyl group or trialkylsilyl group is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 8, and particularly preferably 1 to 3.
  • alkyl group contained in the alkyl group or trialkylsilyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n- Examples thereof include a pentyl group, isopentyl group, sec-pentyl group, tert-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n-nonyl group, and n-decyl group.
  • a methyl group, an ethyl group, and an n-propyl group are more preferable, and a methyl group and an ethyl group are particularly preferable.
  • silylating agent represented by the general formula (1-3) examples include trimethylsilyl acetate, dimethylsilyl acetate, monomethylsilyl acetate, trimethylsilylpropionate, trimethylsilylbutyrate, and trimethylsilyl-2-butenoate. .
  • R 1 , R 2 and R 3 are the same as in general formula (1-1) above.
  • R 6 is the same as in the general formula (1-2).
  • R 13 represents a hydrogen atom, a saturated or unsaturated chain hydrocarbon group, a trifluoromethyl group, or a trialkylsilylamino group.
  • R 13 is a saturated or unsaturated chain hydrocarbon group
  • the saturated or unsaturated chain hydrocarbon group means that R 4 in the general formula (1-1) is a saturated or unsaturated chain hydrocarbon group. The same as in the case of a hydrogen group.
  • R 13 is a trialkylsilylamino group
  • the alkyl group contained in the trialkylsilylamino group is such that R 10 and R 11 in the general formula (1-3) are a trialkylsilyl group, a trialkylsiloxy, Or when it is an alkoxy group, it is the same as the alkyl group contained in these groups.
  • silylating agent represented by the general formula (1-4) include N, N′-bis (trimethylsilyl) urea, N-trimethylsilylacetamide, N-methyl-N-trimethylsilyltrifluoroacetamide, and N, And N-bis (trimethylsilyl) trifluoroacetamide.
  • R 14 represents a trialkylsilyl group.
  • R 15 and R 16 each independently represents a hydrogen atom or an organic group.
  • R 14 is a trialkylsilyl group
  • the alkyl group contained in the trialkylsilyl group is such that R 10 and R 11 in the general formula (1-3) are a trialkylsilyl group, a trialkylsiloxy, or an alkoxy group.
  • R 10 and R 11 in the general formula (1-3) are a trialkylsilyl group, a trialkylsiloxy, or an alkoxy group.
  • it is a group, it is the same as the alkyl group contained in these groups.
  • R 15 and R 16 are organic groups
  • the organic group is the same as the organic group in the case where R 1 , R 2 and R 3 in the general formula (1-1) are organic groups.
  • silylating agent represented by the general formula (1-5) examples include 2-trimethylsiloxypentan-2-en-4-one.
  • R 1 , R 2 and R 3 are the same as in general formula (1-1) above.
  • R 17 represents a saturated or unsaturated chain hydrocarbon group, a saturated or unsaturated non-aromatic cyclic hydrocarbon group, or a non-aromatic heterocyclic group.
  • R 18 represents —SiR 1 R 2 R 3 . p is 0 or 1.
  • the saturated or unsaturated chain hydrocarbon group, saturated or unsaturated non-aromatic cyclic hydrocarbon group, or non-aromatic heterocyclic group as R 17 has the general formula (1-1 This is the same as R 5 in ).
  • the organic group as R 17 is obtained by removing one hydrogen atom from the organic group when R 1 , R 2 and R 3 in the general formula (1-1) are organic groups It is a divalent group.
  • silylating agent represented by the general formula (1-6) examples include 1,2-bis (dimethylchlorosilyl) ethane and t-butyldimethylchlorosilane.
  • R 19 each independently represents a chain hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms in which part or all of the hydrogen atoms may be substituted with fluorine atoms. q is 1 or 2.
  • the carbon number of R 19 is preferably 2 to 18, and more preferably 8 to 18.
  • R 19 is a chain saturated hydrocarbon group not substituted with a fluorine atom
  • examples of the case where R 19 is a chain saturated hydrocarbon group not substituted with a fluorine atom include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, butyl group, sec-butyl group, tert-butyl Group, isobutyl group, amyl group, isoamyl group, tert-amyl group, hexyl group, 2-hexyl group, 3-hexyl group, heptyl group, 2-heptyl group, 3-heptyl group, isoheptyl group, tert-heptyl group, n-octyl, isooctyl, tert-octyl, 2-ethylhexyl, nonyl, isononyl, decyl, dodecyl, tridecyl, tetradec
  • R 19 is a chain unsaturated hydrocarbon group not substituted with a fluorine atom
  • examples of the case where R 19 is a chain unsaturated hydrocarbon group not substituted with a fluorine atom include vinyl group, 1-propenyl group, allyl group, isopropenyl group, 1-butenyl group, 2-butenyl group 3-butenyl group, 1,3-butadienyl group, 1-ethylvinyl group, 1-methyl-1-propenyl group, 1-methyl-2-propenyl group, 4-pentenyl group, 1,3-pentadienyl group, 2, 4-pentadienyl group, 3-methyl-1-butenyl group, 5-hexenyl group, 2,4-hexadienyl group, 6-heptenyl group, 7-octenyl group, 8-nonenyl group, 9-decenyl group, 10-undecenyl group 11-dodecenyl group, 12-tri
  • R 19 is a chain hydrocarbon group substituted with a fluorine atom
  • the number of substitutions and the substitution position of the fluorine atom are not particularly limited.
  • the number of fluorine atoms substituted in the chain hydrocarbon group is preferably 50% or more, more preferably 70% or more, and particularly preferably 80% or more of the number of hydrogen atoms of the chain hydrocarbon group.
  • R 19 is preferably a straight-chain hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms in which part or all of the hydrogen atoms may be substituted with fluorine atoms because an excellent hydrophobizing effect can be easily obtained.
  • R 19 is a linear saturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms (carbon atoms) in which part or all of the hydrogen atoms may be substituted with fluorine atoms from the viewpoint of the storage stability of the silylating agent. (Alkyl group of 1 to 18) is more preferable.
  • q is 1 or 2, and 1 is preferable.
  • R 20 and R 21 are each independently a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • R 22 is a linear or branched alkylene group having 1 to 16 carbon atoms.
  • r and s are each independently an integer of 0 to 2.
  • R 20 and R 21 may be the same or different from each other.
  • R 20 and R 21 are preferably a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or a methyl group, and particularly preferably a methyl group.
  • R 20 and R 21 are linear or branched alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec- Examples include a butyl group, a tert-butyl group, and an isobutyl group.
  • the compound represented by the general formula (1-8) includes a linear or branched alkylene group having 1 to 16 carbon atoms as R 22 .
  • the linear or branched alkylene group as R 22 preferably has 1 to 10 carbon atoms, and more preferably 2 to 8 carbon atoms.
  • the linear alkylene group is a methylene group or an ⁇ , ⁇ -linear alkylene group
  • the branched alkylene group is an alkylene group other than a methylene group and an ⁇ , ⁇ -linear alkylene group.
  • R 22 is preferably a linear alkylene group.
  • R 22 is a linear or branched alkylene group having 1 to 16 carbon atoms
  • examples of the case where R 22 is a linear or branched alkylene group having 1 to 16 carbon atoms include a methylene group, a 1,2-ethylene group, a 1,1-ethylene group, a propane-1,3-diyl group Propane-1,2-diyl group, propane-1,1-diyl group, propane-2,2-diyl group, butane-1,4-diyl group, butane-1,3-diyl group, butane-1, 2-diyl group, butane-1,1-diyl group, butane-2,2-diyl group, butane-2,3-diyl group, pentane-1,5-diyl group, pentane-1,4-diyl group, Hexane-1,6-diyl group, heptane-1,7-diyl group, o
  • s and r are each independently an integer of 0 to 2.
  • s and r are preferably 1 or 2, and more preferably 2, because synthesis and availability are easy.
  • cyclic silazane compound As the silylating agent, a cyclic silazane compound is also preferable. Hereinafter, the cyclic silazane compound will be described.
  • cyclic silazane compounds examples include 2,2,5,5-tetramethyl-2,5-disila-1-azacyclopentane, 2,2,6,6-tetramethyl-2,6-disila-1-azacyclohexane Cyclic trisilazane compounds such as 2,2,4,4,6,6-hexamethylcyclotrisilazane, 2,4,6-trimethyl-2,4,6-trivinylcyclotrisilazane, etc .; 2 , 2,4,4,6,6,8,8-octamethylcyclotetrasilazane and the like; and the like.
  • cyclic disilazane compounds are preferable, and 2,2,5,5-tetramethyl-2,5-disila-1-azacyclopentane and 2,2,6,6-tetramethyl-2,6-disila- 1-azacyclohexane is more preferred.
  • the cyclic disilazane compound include 5-membered ring structures such as 2,2,5,5-tetramethyl-2,5-disila-1-azacyclopentane, and 2,2,6,6-tetramethyl- There is a 6-membered ring structure such as 2,6-disila-1-azacyclohexane, but a 5-membered ring structure is more preferable.
  • the silylating agent chemical used in the present invention may contain other components other than the silylating agent described above as long as the object of the present invention is not impaired.
  • the other components are not particularly limited, and examples thereof include organic solvents.
  • the silylating agent is not liquid, it is preferable to contain an organic solvent, but the silylating agent can be exposed to the substrate surface. If it exists, it may not contain an organic solvent.
  • the organic solvent that can be contained in the silylating agent chemical solution is not particularly limited, but an organic solvent that does not have a functional group that reacts with the silylating agent is preferable.
  • An organic solvent may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for it.
  • preferred organic solvents include sulfoxides such as dimethyl sulfoxide; sulfones such as dimethyl sulfone, diethyl sulfone, bis (2-hydroxyethyl) sulfone, and tetramethylene sulfone; N, N-dimethylformamide.
  • Amides such as N-methylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylacetamide, N, N-diethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, N-propyl-2 Lactams such as pyrrolidone, N-hydroxymethyl-2-pyrrolidone, N-hydroxyethyl-2-pyrrolidone; 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 1,3-diethyl-2-imidazolidinone, 1 Imidazoles such as 1,3-diisopropyl-2-imidazolidinone Non-types; Dialkyl glycol ethers such as dimethyl glycol, dimethyl diglycol, dimethyl triglycol, methyl ethyl diglycol, and diethyl glycol; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol mono-n-propyl ether
  • propylene glycol monomethyl ether acetate PEMEA
  • linear, branched or cyclic hydrocarbons terpenes such as p-menthane, diphenylmenthane, limonene, terpinene, bornane, norbornane and pinane are preferred.
  • the silylating agent chemical solution (treated silylating agent chemical solution) obtained by the purification method according to the first or second aspect or the manufacturing method according to the third aspect reduces the concentration of metal impurities as described above. Therefore, it can be suitably used as a substrate surface treatment liquid, and is particularly suitable as a substrate surface treatment liquid used in the production of semiconductor devices and the like.
  • the film-forming material as the material to be purified contains a silicon compound capable of generating a silanol group by hydrolysis, and the silicon compound is represented by the following general formula (2) or (3) It is more preferable that The silicon compound represented by the following general formula (2) or (3) is particularly highly active against hydrolysis, and in the heating and baking when forming a film on the substrate surface, the conventional film forming material is used. In addition, the temperature can be reduced, and a film can be formed on the substrate surface without heat treatment.
  • R a2 4-n2 SiX n2 (2) (In the formula (2), R a2 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group.
  • X is a linear or branched alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, an isocyanate group, and a halogen atom.
  • a group selected from the group, n2 is an integer of 1 to 4)
  • X is preferably an isocyanate group, and n2 is preferably 4.
  • R a3 4-n3- Si (NCO) n3 (3) (In Formula (3), R a3 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group, and n3 is 2 to 4.)
  • the said silicon compound may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
  • R a3 in the formula (3) is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group.
  • the hydrocarbon group as R a3 is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired, and an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms is preferable.
  • Preferable examples of the aliphatic hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, isobutyl group, and tert-butyl group.
  • N-pentyl group isopentyl group, neopentyl group, cyclopentyl group, n-hexyl group, cyclohexyl group, n-heptyl group, n-cycloheptyl group, n-octyl group, n-cyclooctyl group, n-nonyl group, Examples include an n-decyl group, an n-undecyl group, and an n-dodecyl group. More preferred is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms.
  • a methyl group and an ethyl group are more preferable, and a methyl group is particularly preferable.
  • tetraisocyanate silane methyl triisocyanate silane
  • ethyl triisocyanate silane are preferable.
  • the content of the silicon compound in the film forming material is not particularly limited as long as a uniformly dissolved film forming material can be prepared.
  • the content of the silicon compound in the film-forming material is preferably 0.01 to 50% by mass, more preferably 0.01 to 10% by mass, further preferably 0.01 to 5% by mass, and 0.01 to 1% by mass is particularly preferred. By containing the silicon compound in such a content, there is a tendency that a film can be formed more conformally as a film.
  • the film-forming material may contain any metal alkoxide from the viewpoint of film-forming properties. Only one metal alkoxide may be used, or a plurality of metal alkoxides may be used simultaneously.
  • the content of the metal alkoxide is not particularly limited and is preferably 0.01 to 20% by mass, more preferably 0.01 to 5% by mass, further preferably 0.01 to 1% by mass, and 0.1 to 0.5% by mass. Mass% is most preferred.
  • the film forming material contains the metal alkoxide in such a content, the strength of the formed film tends to be improved.
  • various characteristics can be given by containing a metal alkoxide. For example, optical properties such as refractive index and solubility in acids and bases can be changed.
  • the film forming material may further contain an organic solvent.
  • the solvent include the organic solvents described above as specific examples and preferable examples of the organic solvent that can be contained in the silylating agent chemical.
  • An organic solvent may be used independently and may be used in combination of 2 or more type.
  • the content of the organic solvent in the film-forming material is usually a residual amount relative to the total amount of the content of the silicon compound, the content of the metal alkoxide, and the content of other components described below.
  • the film forming material may contain various additives together with the silicon compound and the metal alkoxide as long as the object of the present invention is not impaired.
  • additives include surfactants, viscosity modifiers, antifoaming agents, and the like.
  • the film forming material is prepared by uniformly mixing and dissolving the above-described silicon compound described above and other components as necessary.
  • the film forming material obtained by the purification method according to the first or second aspect or the production method according to the third aspect is preferably a monomolecular film forming material.
  • a film such as a SiO 2 film is formed on the substrate by hydrolysis condensation of the silicon compound. It can be easily formed on the surface.
  • the hydroxyl group can be changed regardless of the material of the substrate.
  • the metal oxide film which has abundant can be formed.
  • a tungsten substrate, a titanium nitride substrate, a silicon nitride substrate, a copper substrate, a gold substrate, and the like may be difficult to be modified with a silylating agent by a conventionally known method.
  • the method for forming a film on the surface of the substrate using the film forming material described above is not particularly limited. Hereinafter, the film forming method will be described.
  • the material of the substrate on which the film is to be formed is not particularly limited, and is selected from various inorganic substrates and organic substrates.
  • a surface treatment with a silylating agent is performed after forming a film on the substrate surface using the film forming material described above, such as a tungsten substrate, a titanium nitride substrate, a silicon nitride substrate, a copper substrate, and a gold substrate, Even a substrate that is difficult to be surface-modified by a conventionally known method can be surface-modified well.
  • the method of forming a film on the surface of the substrate using the film forming material is a method in which the film forming material can be applied to the surface of the substrate and can cause hydrolysis reaction of the silicon compound on the surface of the substrate. If there is no particular limitation.
  • the method for applying the film forming material to the substrate surface is not particularly limited.
  • the silicon compound is used as a solution, the amount of the silicon compound applied to the substrate surface can be easily adjusted by adjusting the thickness of the coating film to be formed.
  • a coating film may be formed on the substrate surface by hydrolysis condensation between the silicon compounds.
  • the substrate surface is in an untreated state. It is preferable to be hydrophilized. Whether the substrate surface is hydrophilized can be confirmed by measuring the degree of hydrophilicity of the substrate surface by a known method such as measuring the contact angle of water on the substrate surface before and after the treatment. By confirming that the surface of the substrate is hydrophilized, it can be confirmed that a large amount of hydroxyl groups have been introduced to the surface of the substrate by forming a film. If a large number of hydroxyl groups are introduced on the surface of the substrate, the silylating agent tends to bind to the surface of the coating formed by condensation of the silicon compound.
  • a film made of an inorganic oxide on the surface of the substrate can be confirmed, for example, by spin-coating a solution-like film forming material on a substrate of a desired material. Specifically, after the film forming material is applied on the substrate in the air, the substrate is rotated to uniformly apply the film forming material on the substrate, and then spin-dried to blow off the solvent. A film is formed. At this time, moisture in the atmosphere and the silicon compound such as Si (NCO) 4 undergo a hydrolysis reaction, and then polycondensate to form a film made of an inorganic oxide.
  • the thickness of the coating made of an inorganic oxide depends on the concentration of the silicon compound, the number of rotations during spin coating, humidity, and the like. The presence / absence and film thickness of the coating formed by the above method on the substrate can be confirmed by, for example, an ellipsometer or nanospec.
  • the method for applying the film forming material to the substrate surface is not particularly limited, and a known application method can be applied.
  • suitable coating methods include spraying, spin coating, dip coating, roll coating, and the like.
  • the natural oxide film on the substrate surface may be removed before the treatment with the film forming material.
  • the film formed on the substrate surface by using the film forming material has various excellent properties such as high etching resistance and high reactivity with a surface treatment agent such as a silylating agent.
  • the film-forming material obtained by the purification method according to the first or second aspect or the production method according to the third aspect can be used to form a planarization film. Since the film-forming material obtained by the purification method according to the first or second aspect or the production method according to the third aspect contains the silicon compound having self-reactivity, firing when forming a film The temperature can be made lower than that of a conventional silica-based film forming composition. For this reason, it is suitable as a film-forming material for forming a flattening film used for applications in which high-temperature firing is not preferred.
  • the film forming material obtained by the purification method according to the first or second aspect or the production method according to the third aspect can form an insulating film by containing the silicon compound.
  • the film forming material obtained by the purification method according to the first or second aspect or the production method according to the third aspect can be used as a resin layer for imprinting.
  • the film forming material obtained by the purification method according to the first or second aspect or the production method according to the third aspect can transfer a finer pattern with high accuracy, and a conformal fine pattern. Can be used to form a resin layer for room temperature imprinting.
  • the film forming material obtained by the purification method according to the first or second aspect or the production method according to the third aspect can be used for forming an etching mask.
  • the film forming material obtained by the purification method according to the first or second aspect or the production method according to the third aspect has a compound having a self-reactive property, and the firing temperature at the time of forming the coating film is conventional. Therefore, it can be suitably used as a composition for forming an etching mask.
  • the film forming material obtained by the purification method according to the first or second aspect or the production method according to the third aspect was formed by patterning using a printing method such as an ink jet method or a screen printing method.
  • the pattern can be used as an etching mask.
  • a pattern obtained by coating the surface of a pattern such as a resist pattern with the composition of the present invention can also be used as an etching mask.
  • a double pattern can also be formed by coating the surface of a pattern such as a resist pattern with the film forming material of the present invention and etching the upper part of the pattern.
  • the film forming material obtained by the purification method according to the first or second aspect or the production method according to the third aspect can be used for forming a high refractive index film.
  • an optical element such as a photoelectric integrated circuit, an optical integrated circuit, a CCD sensor, or a CMOS sensor, and processing the surface by etching or the like, An optical waveguide having a high refractive index can be formed.
  • the film forming material obtained by the purification method according to the first or second aspect or the manufacturing method according to the third aspect is excellent in coating property and strength, pattern formation by lithography and planarization are possible. It can be suitably used for forming a film, an insulating film, a high refractive index film, an imprinting resin layer, an etching mask, or the like.
  • the diffusing agent composition contains a dopant (impurity diffusion component) and is used for dopant diffusion into a semiconductor substrate.
  • the diffusing agent composition to be purified preferably contains a silicon compound capable of generating a silanol group by hydrolysis represented by the general formula (2), and the silicon compound is represented by the following general formula (4). It is more preferable that it is a silicon compound represented by these.
  • R a4 4-n4 Si (NCO) n4 (4) (In Formula (4), R a4 is a hydrocarbon group, and n4 is an integer of 3 or 4.)
  • R a4 is preferably an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, or an aralkyl group having 1 to 12 carbon atoms.
  • Preferable examples of the aliphatic hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, isobutyl group, and tert-butyl group.
  • N-pentyl group isopentyl group, neopentyl group, cyclopentyl group, n-hexyl group, cyclohexyl group, n-heptyl group, n-cycloheptyl group, n-octyl group, n-cyclooctyl group, n-nonyl group, Examples include an n-decyl group, an n-undecyl group, and an n-dodecyl group.
  • aromatic hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms include phenyl group, 2-methylphenyl group, 3-methylphenyl group, 4-methylphenyl group, 2-ethylphenyl group, 3-ethylphenyl group. Group, 4-ethylphenyl group, ⁇ -naphthyl group, ⁇ -naphthyl group, and biphenylyl group.
  • Preferable examples of the aralkyl group having 1 to 12 carbon atoms include benzyl group, phenethyl group, ⁇ -naphthylmethyl group, ⁇ -naphthylmethyl group, 2- ⁇ -naphthylethyl group, and 2- ⁇ -naphthylethyl group. Is mentioned.
  • a methyl group and an ethyl group are preferable, and a methyl group is more preferable.
  • tetraisocyanate silane methyl triisocyanate silane, and ethyl triisocyanate silane are preferable, and tetraisocyanate silane is more preferable.
  • the dopant is not particularly limited as long as it is a component conventionally used for doping a semiconductor substrate, and may be an n-type dopant or a p-type dopant.
  • the n-type dopant include simple substances such as phosphorus, arsenic, and antimony, and compounds containing these elements.
  • the p-type dopant include simple substances such as boron, gallium, indium, and aluminum, and compounds containing these elements.
  • a phosphorus compound, a boron compound, or an arsenic compound is preferable because it is easily available and easy to handle.
  • Preferred phosphorus compounds include phosphoric acid, phosphorous acid, diphosphorous acid, polyphosphoric acid, and diphosphorus pentoxide, phosphites, phosphate esters, trisphosphite (trialkylsilyl), and A tris (trialkylsilyl) phosphate etc. are mentioned.
  • Preferred boron compounds include boric acid, metaboric acid, boronic acid, perboric acid, hypoboric acid, diboron trioxide, and trialkyl borate.
  • Preferred arsenic compounds include arsenic acid and trialkyl arsenate.
  • phosphite esters As the phosphorus compound, phosphite esters, phosphate esters, tris phosphite (trialkylsilyl), and tris phosphate (trialkylsilyl) are preferable, and among them, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, phosphorus phosphite Trimethyl phosphate, triethyl phosphite, tris phosphate (trimethoxysilyl), and tris phosphite (trimethoxysilyl) are preferred, trimethyl phosphate, trimethyl phosphite, and tris phosphate (trimethylsilyl) are more preferred, Trimethyl phosphate is particularly preferred.
  • trimethoxyboron, triethoxyboron, trimethylboron, and triethylboron are preferable.
  • arsenic compound arsenic acid, triethoxyarsenic, and tri-n-butoxyarsenic are preferable.
  • the content of the dopant in the diffusing agent composition is not particularly limited.
  • the content of the dopant in the diffusing agent composition is the amount of the element (mol) that acts as a dopant in a semiconductor substrate such as phosphorus, arsenic, antimony, boron, gallium, indium, and aluminum contained in the dopant. ) Is preferably 0.01 to 5 times, more preferably 0.05 to 3 times the number of moles of Si contained in the silicon compound.
  • the content of the silicon compound in the diffusing agent composition is preferably 0.001 to 3.0% by mass, more preferably 0.01 to 1.0% by mass, as the Si concentration.
  • the diffusing agent composition contains the silicon compound at such a concentration, the external diffusion of the dopant from the thin coating film formed by using the diffusing agent composition is satisfactorily suppressed, and the dopant is favorably and uniformly formed. It can be diffused into the semiconductor substrate.
  • the product to be purified does not contain a dopant, and the diffusing agent composition purified by the purification method of the present invention It is preferable to contain a dopant.
  • the diffusing agent composition may further contain an organic solvent.
  • the solvent include the organic solvents described above as specific examples and preferable examples of the organic solvent that can be contained in the silylating agent chemical.
  • An organic solvent may be used independently and may be used in combination of 2 or more type.
  • diffusion agent composition does not contain water substantially, when the said silicon compound is included.
  • the fact that the diffusing agent composition does not substantially contain water means that the diffusing agent composition does not contain an amount of water that is hydrolyzed to such an extent that the silicon compound inhibits the object of the present invention. .
  • the diffusing agent composition may contain various additives such as a surfactant, an antifoaming agent, a pH adjusting agent, and a viscosity adjusting agent as long as the object of the present invention is not impaired.
  • the diffusing agent composition may contain a binder resin for the purpose of improving coating properties and film forming properties.
  • Various resins can be used as the binder resin, and an acrylic resin is preferable.
  • the polyimide and / or polyamide-imide porous membrane used in the purification method using the liquid according to the first aspect as a product to be purified has communication holes.
  • the communication holes may be formed by individual pores (hereinafter, simply referred to as “pores”) that impart a porous property to the polyimide and / or polyamideimide porous membrane.
  • the hole is preferably a hole having a curved surface on the inner surface described later, and more preferably a substantially spherical hole described later.
  • a portion where such individual holes are formed adjacent to each other serves as a communication hole, and has a structure in which such holes communicate with each other.
  • a plurality of such holes are connected.
  • the “flow channel” is usually formed by a series of individual “holes” and / or “communication holes”. It can be said that the individual holes are holes formed by removing individual fine particles present in the polyimide resin-fine particle composite film in a later step in the method for producing a polyimide resin porous film described later.
  • the communication hole is formed by removing the fine particles in a post-process at a portion where the individual fine particles existing in the polyimide resin-fine particle composite membrane are in contact with each other in the method for producing the polyimide resin porous membrane described later. It can also be said that the adjacent holes are formed by.
  • the polyimide and / or polyamideimide porous membrane preferably has a communicating hole having an opening on the outer surface of the porous membrane that communicates with the inside of the porous membrane and is located on the outside (back side) of the porous membrane.
  • the surface has an opening so as to ensure a fluid flow path through which the porous membrane passes.
  • That the polyimide and / or polyamideimide porous membrane in the present invention has such a communication hole can be represented by, for example, Gurley air permeability, and the Gurley air permeability can be, for example, 30 to 1000 seconds. .
  • the Gurley air permeability of the polyimide and / or polyamideimide porous membrane can be, for example, within 1000 seconds, preferably within 600 seconds, more preferably within 500 seconds, and most preferably within 300 seconds.
  • the lower limit is not particularly set since it is preferably as low as possible. However, for example, 30 seconds or more may be used in order to efficiently perform a process such as metal removal while maintaining a relatively high flow rate of the fluid passing through the polyimide and / or polyamideimide porous membrane. preferable. If the Gurley air permeability is within 1000 seconds, the degree of porosity is sufficiently high, so that the effect of liquid purification can be enhanced in the present invention.
  • the polyimide and / or polyamideimide porous membrane preferably includes a communication hole having a pore diameter of 1 to 200 nm.
  • the diameter of the communication hole is preferably 3 to 180 nm, more preferably 5 to 150 nm, and still more preferably 10 to 130 nm.
  • the diameter of the communication hole is the diameter of the communication hole. Since one communicating hole is usually formed from two adjacent particles by the manufacturing method described later, the diameter is, for example, a direction in which two individual holes constituting the communicating hole are continuous in the longitudinal direction. The diameter may be in a direction perpendicular to the longitudinal direction.
  • the pore diameter of the communication hole is such that the pore diameter distribution of the individual holes imparting porosity to the polyimide and / or polyamideimide porous membrane is broader, and the individual holes are formed adjacent to each other.
  • the porosity of the porous film is, for example, in the range of 60 to 90%, preferably 60 to 80%, and more preferably about 70%. It is. Further, even when the imide bond ring-opening step described later is not performed, the diameter of the communication hole tends to be small.
  • the polyimide and / or polyamideimide porous membrane has communication holes, when the fluid is passed through the porous membrane, the fluid can pass through the porous membrane.
  • the polyimide and / or polyamide-imide porous membrane preferably has a flow path in which individual pores having curved surfaces on the inner surface are continuous by communication holes, so that fluid can only pass through the inside of the porous membrane.
  • the contact area with respect to the inner surface of the hole increases, and fine substances such as metal particles existing in the fluid are easily adsorbed to the hole in the porous film. It is considered a thing.
  • the polyimide and / or polyamideimide porous membrane is preferably a porous membrane containing pores having a curved surface on the inner surface, and many (preferably substantially all) pores in the porous membrane. Is more preferably formed of a curved surface.
  • “having a curved surface on the inner surface” means that at least an inner surface of the hole that provides the porosity has a curved surface on at least a part of the inner surface.
  • substantially spherical hole means a hole whose inner surface forms a substantially spherical space. It can be said that the substantially spherical hole is preferably a hole formed when fine particles used in the method for producing a polyimide resin porous film described later are substantially spherical.
  • substantially spherical is a concept including a true sphere, but is not necessarily limited to a true sphere, and is a concept including a substantially spherical shape.
  • substantially spherical means that the sphericity defined by the sphericity represented by the value obtained by dividing the major axis of the particle by the minor axis is within 1 ⁇ 0.3. means.
  • the substantially spherical pore of the polyimide and / or polyamide-imide porous membrane in the present invention preferably has a sphericity of 1 ⁇ 0.1 or less, and more preferably 1 ⁇ 0.05 or less.
  • the pores in the porous membrane have a curved surface on the inner surface, so that when the fluid is passed through the polyimide and / or polyamideimide porous membrane, the fluid sufficiently spreads inside the pores in the porous membrane, and on the inner surface of the pores. It may be possible to make sufficient contact and possibly cause convection along the curved surface of the inner surface. In this way, it is considered that minute substances such as metal particles existing in the fluid are easily adsorbed to the pores in the porous film of the present invention or the concave portions that may be present on the inner surfaces of the pores.
  • the substantially spherical hole may further have a recess on the inner surface.
  • the concave portion may be formed by a hole having an opening on the inner surface of the substantially spherical hole and having a smaller hole diameter than the substantially spherical hole.
  • the polyimide and / or polyamideimide porous membrane may be, for example, a porous membrane having an average pore size of 100 to 2000 nm, and the average pore size is preferably 200 to 1000 nm, more preferably 300 to 900 nm.
  • the average pore diameter is a value obtained by calculating the size of the average communication hole by a porometer and performing the chemical etching treatment described later, and obtaining the actual average pore diameter from that value.
  • the average particle diameter of the fine particles used in the production of the porous film can be set as the average pore diameter.
  • the polyimide and / or polyamideimide porous membrane preferably includes a structure in which substantially spherical pores having an average spherical diameter of 50 to 2000 nm communicate with each other.
  • the average spherical diameter of the substantially spherical hole is preferably 100 to 1000 nm, more preferably 200 to 800 nm.
  • the average spherical diameter of the substantially spherical pores can be obtained by the same method as the average pore diameter in the porous membrane described above.
  • the polyimide and / or polyamideimide porous membrane may be a porous membrane having a porosity of 50 to 90% by mass, preferably 55 to 80% by mass, determined by the method described below.
  • the polyimide and / or polyamide-imide porous membrane used in the purification method using the liquid according to the first aspect as a material to be purified contains a resin, and may consist essentially of a resin, Specifically, 95% by mass or more, preferably 98% by mass or more, more preferably 99% by mass or more is the resin.
  • a resin contained in the polyimide and / or polyamide-imide porous membrane in the present invention polyimide and / or polyamide-imide is preferable, a resin containing polyimide is more preferable, and only polyimide may be used.
  • polyimide and / or polyamideimide may be referred to as “polyimide resin”.
  • the polyimide and / or polyamideimide contained in the polyimide and / or polyamideimide porous membrane is a carboxy group, It may have at least one selected from the group consisting of a salt-type carboxy group and an —NH— bond.
  • the polyimide and / or polyamideimide preferably has a carboxy group, salt-type carboxy group and / or —NH— bond other than the main chain terminal of the polyimide and / or polyamideimide.
  • the “salt-type carboxy group” means a group in which a hydrogen atom in a carboxy group is substituted with a cation component.
  • the “cationic component” may be a cation itself that is in a completely ionized state, or a cation component that is ionically bonded to —COO 2 — and is in an essentially uncharged state. It may be a cation component having a partial charge which is an intermediate state between the two.
  • the “cation component” is an M ion component composed of an n-valent metal M
  • the cation itself is represented as M n +
  • the cation component is represented by “M” in “ ⁇ COOM 1 / n ”. Element.
  • the “cation component” includes a cation when a compound mentioned as a compound contained in a chemical etching solution described later is ionically dissociated, and typically includes an ionic component or an organic alkali ion component.
  • the alkali metal ion component is a sodium ion component
  • the cation itself is a sodium ion (Na + )
  • the cation component is an element represented by “Na” in “—COONa”.
  • the charged cation component is Na ⁇ + .
  • the cation component is not particularly limited, and may be any of inorganic components, organic components such as NH 4 + , N (CH 3 ) 4 +, and the like.
  • Examples of the inorganic component include metal elements such as alkali metals such as Li, Na, and K, and alkaline earth metals such as Mg and Ca.
  • Examples of the organic component, especially the organic alkali ion component include quaternary ammonium cations represented by NH 4 + , for example, NR 4 + (four Rs are the same or different and each represents an organic group). It is done.
  • the organic group as R is preferably an alkyl group, more preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • Examples of the quaternary ammonium cation include N (CH 3 ) 4 + .
  • the state of the “salt-type carboxy group” and the “cationic component” is not particularly limited, and is usually in an environment where polyimide and / or polyamideimide exists, for example, in an aqueous solution. It may depend on whether it is in an organic solvent, dried, etc.
  • the cation component is a sodium ion component, for example, if it is in an aqueous solution, it may be dissociated into —COO 2 — and Na +, and if it is in an organic solvent or dried, There is a high possibility that COONa is not dissociated.
  • the polyimide and / or polyamideimide may have at least one selected from the group consisting of a carboxy group, a salt-type carboxy group, and an —NH— bond, and when having at least one of these, Usually, it has both a carboxy group and / or a salt-type carboxy group and an —NH— bond.
  • the polyimide and / or the polyamide-imide may have only a carboxy group, or may have only a salt-type carboxy group, or a carboxy group and a salt type. You may have both of a carboxy group.
  • the ratio of the carboxy group and the salt-type carboxy group possessed by the polyimide and / or polyamide imide varies depending on the environment in which the polyimide and / or polyamide imide is present, even for the same polyimide and / or polyamide imide. It is also affected by the concentration of the cation component.
  • the total number of moles of the carboxy group and the salt-type carboxy group possessed by the polyimide and / or polyamideimide is usually equimolar to the —NH— bond.
  • the method for producing a polyimide porous film described later In the case of forming a carboxy group and / or a salt-type carboxy group from a part of the imide bond in the polyimide, a —NH— bond is also formed at substantially the same time, and the total number of moles of the formed carboxy group and the salt-type carboxy group Is equimolar to the —NH— bond formed.
  • the total number of carboxy groups and salt-type carboxy groups in the polyamideimide is not necessarily equimolar with the —NH— bond, but depends on the conditions of the imide bond ring opening step such as chemical etching described later.
  • the polyimide and / or polyamideimide may have at least one selected from the group consisting of structural units represented by the following formulas (3) to (6).
  • it When it is a polyimide, it may have a structural unit represented by the following formula (3) and / or (4), and when it is a polyamideimide, it is represented by the following formula (5) and / or (6). It may have a structural unit.
  • X is the same or different and is a hydrogen atom or a cation component.
  • Ar is an aryl group, and Ar is bonded to a carbonyl group in each of the repeating unit represented by the formula (1) constituting the polyamic acid described later or the repeating unit represented by the formula (2) constituting the aromatic polyimide. It may be the same as the aryl group represented by Y is a divalent residue excluding the amino group of the diamine compound, and the repeating unit represented by the formula (1) constituting the polyamic acid described later or the repeating represented by the formula (2) constituting the aromatic polyimide. It may be the same as the aryl group represented by Ar to which N is bonded in each unit.
  • the polyimide and / or polyamideimide is partially opened by a part of the imide bond ([—C ( ⁇ O)] 2 —N—) of general polyimide and / or polyamideimide.
  • the structural unit represented by (3) and / or (4) and polyamideimide the structural unit represented by the above formula (5) may be included.
  • the object of the present invention can be achieved only by having an amide bond (—NH—C ( ⁇ O) —) originally possessed without opening the imide bond of general polyamide-imide. We have found that this can be achieved.
  • it is preferable that a part of the imide bond originally possessed by the polyamideimide is ring-opened to have the structural unit represented by the above (5).
  • the polyimide and / or polyamideimide is a polyimide and / or polyamide having at least one selected from the group consisting of a carboxy group, a salt-type carboxy group, and an —NH— bond by opening a part of the imide bond. It is good also as an imide porous membrane.
  • the rate of change in the case where a part of the imide bond is opened is determined as follows.
  • the area of the peak representing the imide bond measured by a Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) apparatus is the same as the peak representing the benzene measured by the FT-IR apparatus.
  • a value (X2) represented by a value divided by the area is obtained.
  • Unchangeable rate (%) (X2) ⁇ (X1) ⁇ 100
  • the invariant rate is preferably 60% or more, more preferably 70% to 99.5%, and more preferably 80 to 99%. Further preferred.
  • the peak area representing the imide bond measured by a Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) apparatus is also the same as the FT-IR.
  • FT-IR Fourier transform infrared spectroscopy
  • the imidization ratio in the case of polyimide, (X2) in the above description is preferably 1.2 or more, and preferably 1.2 to 2. More preferred are those of 1.3 to 1.6, even more preferred are 1.30 to 1.55, and particularly preferred is 1.35 to less than 1.5.
  • the imidation ratio indicates that the larger the number, the greater the number of imide bonds, that is, the smaller the above-mentioned ring-opened imide bonds.
  • the polyimide and / or polyamideimide porous membrane is a step of forming a carboxy group and / or a salt-type carboxy group from a part of the imide bond in the polyimide and / or polyamideimide (hereinafter referred to as “imide bond ring-opening step”).
  • imide bond ring-opening step Can be produced by a method comprising: In the imide bond ring-opening step, as described above, when a carboxy group and / or a salt-type carboxy group is formed from a part of the imide bond, in theory, these groups are theoretically equimolar with —NH— bond. Is also formed.
  • the imide bond ring-opening step is preferably performed by chemical etching described later.
  • the resin contained in the polyimide and / or polyamide-imide porous membrane is substantially made of polyamide-imide, it already has —NH— bonds even without the imide bond ring-opening step, and has good adsorption power.
  • the imide bond ring-opening step is not necessarily required in order to achieve the object of the present invention. It is preferable to perform a ring-opening step.
  • the manufacturing method of the said polyimide and / or a polyamide-imide porous membrane includes the process (imide bond ring-opening process) which forms a carboxy group and / or a salt-type carboxy group from a part of imide bond in a polyimide and / or a polyamideimide. It may be a thing.
  • membrane which has a polyimide and / or a polyamide imide as a main component
  • it may abbreviate as a "polyimide and / or a polyamide-imide shaping
  • the polyimide and / or polyamide-imide molded film that is the subject of the imide bond ring-opening step may be porous or non-porous, and its shape is not particularly limited.
  • the polyimide and / or polyamideimide molded membrane is preferably porous, and / or a thin shape such as a membrane, in that the degree of porosity in the obtained polyimide and / or polyamideimide porous membrane can be increased. It is preferable that
  • the polyimide and / or polyamide-imide molded film may be non-porous when the imide bond ring-opening step is performed.
  • the polyimide and / or polyamide-imide molded film may be made porous after the imide bond ring-opening step.
  • a method for making a polyimide and / or polyamideimide molded film porous before or after the imide bond ring-opening step a composite film of polyimide and / or polyamideimide and fine particles (hereinafter referred to as “ A method including a fine particle removing step of removing the fine particles from the polyimide-based resin-fine particle composite film) and making them porous is preferable.
  • a polyimide and / or polyamideimide / fine particle composite membrane may be subjected to an imide bond ring opening step before the fine particle removal step.
  • the polyimide and / or polyamideimide molded film made porous by the step may be subjected to an imide bond ring-opening step, but the resulting polyimide and / or polyamideimide porous
  • the latter method (b) is preferred in that the degree of porosity in the membrane can be increased.
  • the production method of the polyimide and / or polyamide-imide porous film will be described in detail mainly by taking the form of a film (porous film) as a preferred embodiment.
  • the membrane can be suitably manufactured using varnish.
  • the varnish is produced by mixing an organic solvent in which fine particles are dispersed in advance with polyamic acid, polyimide or polyamideimide in an arbitrary ratio, or by polymerizing tetracarboxylic dianhydride and diamine in an organic solvent in which fine particles are dispersed in advance. It can be produced by using polyamic acid or further imidized to form polyimide, and the viscosity is preferably 300 to 2000 cP, and more preferably in the range of 400 to 1800 cP. If the viscosity of the varnish is within this range, it is possible to form a film uniformly.
  • the fine particle / polyimide resin ratio is 1 to 4 (mass ratio) when the fine particles are fired (or dried if firing is optional) to form a polyimide resin-fine particle composite film.
  • the resin fine particles can be mixed with polyamic acid or polyimide or polyamideimide, and the ratio of fine particles / polyimide resin is preferably 1.1 to 3.5 (mass ratio).
  • the fine particles and polyamic acid or polyimide or polyamideimide may be mixed so that the volume ratio of fine particles / polyimide resin is 1.1 to 5.
  • the ratio of fine particles / polyimide resin is more preferably 1.1 to 4.5 (volume ratio).
  • volume% and volume ratio are values at 25 ° C.
  • the material of the fine particles used in the present invention is not particularly limited as long as it is insoluble in the organic solvent used for the varnish and can be selectively removed after film formation.
  • inorganic materials include silica (silicon dioxide), titanium oxide, alumina (Al 2 O 3 ), metal oxides such as calcium carbonate, and organic materials include high molecular weight olefins (polypropylene, polyethylene, etc.), polystyrene, acrylic Organic polymer fine particles (resin fine particles) such as epoxy resins (methyl methacrylate, isobutyl methacrylate, polymethyl methacrylate (PMMA), etc.), epoxy resins, cellulose, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyester, polyether, polyethylene, etc. .
  • Preferred examples of the inorganic material that can be used in the production of the polyimide resin porous membrane include silica such as colloidal silica or organic polymer fine particle PMMA. Among these, it is preferable to select these spherical particles in order to form minute holes having a curved surface on the inner surface.
  • the resin fine particles can be selected from, for example, ordinary linear polymers and known depolymerizable polymers without particular limitation depending on the purpose.
  • a normal linear polymer is a polymer in which polymer molecular chains are randomly cut during thermal decomposition
  • a depolymerizable polymer is a polymer in which the polymer is decomposed into monomers during thermal decomposition. Any of them can be removed from the polyimide resin film by decomposition to a monomer, a low molecular weight substance, or CO 2 at the time of heating.
  • the decomposition temperature of the resin fine particles used is preferably 200 to 320 ° C., more preferably 230 to 260 ° C. When the decomposition temperature is 200 ° C.
  • film formation can be performed even when a high boiling point solvent is used for the varnish, and the range of selection of the baking conditions for the polyimide resin is widened. If the decomposition temperature is 320 ° C. or lower, only the resin fine particles can be lost without causing thermal damage to the polyimide resin.
  • methyl methacrylate or isobutyl methacrylate alone (polymethyl methacrylate or polyisobutyl methacrylate) having a low thermal decomposition temperature, or a copolymer having a main component thereof is preferable for handling during pore formation. .
  • the fine particles are preferably those having a high sphericity in that they tend to have curved surfaces on the inner surfaces of the pores in the porous film to be formed.
  • the particle size (average diameter) of the fine particles to be used for example, those having a particle size of 50 to 2000 nm, preferably 200 to 1000 nm can be used.
  • the polyimide resin porous membrane obtained by removing the fine particles allows the fluid to uniformly contact the inner surface of the pores in the porous membrane when passing the fluid as a separating material or adsorbent, the metal contained in the fluid Adsorption of minute substances such as particles can be performed efficiently, which is preferable.
  • the particle size distribution index (d25 / 75) may be 1 to 6, preferably 1.6 to 5, and more preferably 2 to 4.
  • d25 and d75 are values of particle diameters in which the cumulative frequency of the particle size distribution is 25% and 75%, respectively, and in this specification, d25 is the larger particle diameter.
  • the fine particles (B1) used for the first varnish and the fine particles (B2) used for the second varnish are the same. A thing different from each other may be used.
  • the fine particles of (B1) preferably have a smaller or the same particle size distribution index as the fine particles of (B2).
  • the fine particles of (B1) it is preferable that the fine particles of (B1) have a smaller sphericity or the same as the fine particles of (B2).
  • the fine particles of (B1) preferably have a smaller particle size (average diameter) than the fine particles of (B2), and in particular, (B1) is 100 to 1000 nm (more preferably 100 to 600 nm), (B2 ) Is preferably 500 to 2000 nm (more preferably 700 to 2000 nm).
  • (B2) is 100 to 1000 nm (more preferably 100 to 600 nm)
  • (B2 ) Is preferably 500 to 2000 nm (more preferably 700 to 2000 nm).
  • a dispersant may be further added together with the fine particles.
  • the dispersant By adding the dispersant, the polyamic acid, polyimide or polyamideimide and the fine particles can be mixed more uniformly, and furthermore, the fine particles in the formed or formed precursor film can be uniformly distributed.
  • the front and back surfaces of the porous membrane are made efficient so that dense openings are provided on the surface of the finally obtained polyimide resin porous membrane and the air permeability of the polyimide resin porous membrane is improved. It is possible to form a communication hole that communicates well.
  • the dispersant used in the present invention is not particularly limited, and known ones can be used.
  • Anionic surfactants such as nate salt, isopropyl phosphate, polyoxyethylene alkyl ether phosphate salt, polyoxyethylene allyl phenyl ether phosphate salt; oleylamine acetate, lauryl pyridinium chloride, cetyl pyridinium chloride, lauryl trimethyl ammonium chloride, stearyl trimethyl ammonium chloride , Behenyltrimethylammonium
  • polyamic acid used in the present invention those obtained by polymerizing any tetracarboxylic dianhydride and diamine can be used without any particular limitation.
  • the amount of tetracarboxylic dianhydride and diamine used is not particularly limited, but 0.50 to 1.50 mol of diamine is preferably used relative to 1 mol of tetracarboxylic dianhydride, and 0.60 to 1. It is more preferable to use 30 mol, and it is particularly preferable to use 0.70 to 1.20 mol.
  • the tetracarboxylic dianhydride can be appropriately selected from tetracarboxylic dianhydrides conventionally used as raw materials for polyamic acid synthesis.
  • the tetracarboxylic dianhydride may be an aromatic tetracarboxylic dianhydride or an aliphatic tetracarboxylic dianhydride. From the viewpoint of the heat resistance of the resulting polyimide resin, the aromatic tetracarboxylic dianhydride may be used. Preference is given to using carboxylic dianhydrides. Tetracarboxylic dianhydride may be used in combination of two or more.
  • aromatic tetracarboxylic dianhydride examples include pyromellitic dianhydride, 1,1-bis (2,3-dicarboxyphenyl) ethane dianhydride, bis (2,3-dicarboxy Phenyl) methane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,3 ′, 4′- Biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2,6,6-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 2,2-bis (2 , 3-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride, 2,2
  • Examples of the aliphatic tetracarboxylic dianhydride include ethylene tetracarboxylic dianhydride, butane tetracarboxylic dianhydride, cyclopentane tetracarboxylic dianhydride, cyclohexane tetracarboxylic dianhydride, 1, Examples include 2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-cyclohexanetetracarboxylic dianhydride, and the like. Among these, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride and pyromellitic dianhydride are preferable from the viewpoints of price and availability. These tetracarboxylic dianhydrides can be used alone or in combination of two or more.
  • the diamine can be appropriately selected from diamines conventionally used as a raw material for synthesizing polyamic acid.
  • This diamine may be an aromatic diamine or an aliphatic diamine, but an aromatic diamine is preferred from the viewpoint of the heat resistance of the resulting polyimide resin.
  • These diamines may be used in combination of two or more.
  • aromatic diamines include diamino compounds in which one or about 2 to 10 phenyl groups are bonded. Specifically, phenylenediamine and derivatives thereof, diaminobiphenyl compounds and derivatives thereof, diaminodiphenyl compounds and derivatives thereof, diaminotriphenyl compounds and derivatives thereof, diaminonaphthalene and derivatives thereof, aminophenylaminoindane and derivatives thereof, diaminotetraphenyl Compounds and derivatives thereof, diaminohexaphenyl compounds and derivatives thereof, and cardo-type fluorenediamine derivatives.
  • Phenylenediamine is m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, etc., and phenylenediamine derivatives include diamines to which alkyl groups such as methyl group and ethyl group are bonded, such as 2,4-diaminotoluene, 2,4-triphenylene. Diamines and the like.
  • the diaminobiphenyl compound is a compound in which two aminophenyl groups are bonded to each other.
  • the diaminobiphenyl compound is a compound in which two aminophenyl groups are bonded to each other.
  • the diaminodiphenyl compound is a compound in which two aminophenyl groups are bonded to each other via other groups.
  • the bond is an ether bond, a sulfonyl bond, a thioether bond, a bond by alkylene or a derivative group thereof, an imino bond, an azo bond, a phosphine oxide bond, an amide bond, a ureylene bond, or the like.
  • the alkylene bond has about 1 to 6 carbon atoms, and the derivative group has one or more hydrogen atoms in the alkylene group substituted with halogen atoms or the like.
  • diaminodiphenyl compounds include 3,3′-diaminodiphenyl ether, 3,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 3,3′-diaminodiphenyl sulfone, 3,4′-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 3,3'-diaminodiphenylmethane, 3,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 3,3'-diaminodiphenyl ketone 3,4′-diaminodiphenyl ketone, 2,2-bis (p-aminophenyl) propane, 2,2′-bis (p-aminophenyl) hexafluor
  • p-phenylenediamine p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 2,4-diaminotoluene, and 4,4'-diaminodiphenyl ether are preferable from the viewpoint of price and availability.
  • the diaminotriphenyl compound is one in which two aminophenyl groups and one phenylene group are bonded via another group, and the other groups are the same as those of the diaminodiphenyl compound.
  • Examples of diaminotriphenyl compounds include 1,3-bis (m-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (p-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (p-aminophenoxy) benzene, and the like. be able to.
  • diaminonaphthalene examples include 1,5-diaminonaphthalene and 2,6-diaminonaphthalene.
  • aminophenylaminoindane examples include 5 or 6-amino-1- (p-aminophenyl) -1,3,3-trimethylindane.
  • diaminotetraphenyl compounds examples include 4,4′-bis (p-aminophenoxy) biphenyl, 2,2′-bis [p- (p′-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2′-bis [ and p- (p′-aminophenoxy) biphenyl] propane, 2,2′-bis [p- (m-aminophenoxy) phenyl] benzophenone, and the like.
  • cardo-type fluorenediamine derivatives include 9,9-bisaniline fluorene.
  • the aliphatic diamine preferably has about 2 to 15 carbon atoms, and specific examples include pentamethylene diamine, hexamethylene diamine, and heptamethylene diamine.
  • a compound in which the hydrogen atom of these diamines is substituted with at least one substituent selected from the group such as a halogen atom, a methyl group, a methoxy group, a cyano group, and a phenyl group may be used.
  • the means for producing the polyamic acid used in the present invention is not particularly limited, and for example, a known method such as a method of reacting an acid and a diamine component in an organic solvent can be used.
  • the reaction between tetracarboxylic dianhydride and diamine is usually carried out in an organic solvent.
  • the organic solvent used for the reaction of the tetracarboxylic dianhydride and the diamine is particularly capable of dissolving the tetracarboxylic dianhydride and the diamine and not reacting with the tetracarboxylic dianhydride and the diamine. It is not limited. An organic solvent can be used individually or in mixture of 2 or more types.
  • organic solvents used in the reaction of tetracarboxylic dianhydride with diamine include N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, N, N-dimethylformamide, N Nitrogen-containing polar solvents such as N, diethylformamide, N-methylcaprolactam, N, N, N ′, N′-tetramethylurea; ⁇ -propiolactone, ⁇ -butyrolactone, ⁇ -valerolactone, ⁇ -valerolactone Lactone polar solvents such as ⁇ -caprolactone and ⁇ -caprolactone; dimethyl sulfoxide; acetonitrile; fatty acid esters such as ethyl lactate and butyl lactate; diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, dioxane, tetrahydrofuran, methyl cellosolve acetate,
  • organic solvents can be used alone or in admixture of two or more. Among these, a combination of the nitrogen-containing polar solvent and the lactone polar solvent is preferable.
  • the amount of the organic solvent used is not particularly limited, but it is desirable that the content of the polyamic acid to be produced is 5 to 50% by mass.
  • N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, N, N-dimethylformamide, N, N- Nitrogen-containing polar solvents such as diethylformamide, N-methylcaprolactam, N, N, N ′, N′-tetramethylurea are preferred.
  • it may be a mixed solvent to which a lactone polar solvent such as ⁇ -butyrolactone is added, and is preferably added in an amount of 1 to 20% by mass with respect to the whole organic solvent. % Is more preferable.
  • the polymerization temperature is generally ⁇ 10 to 120 ° C., preferably 5 to 30 ° C.
  • the polymerization time varies depending on the raw material composition used, but is usually 3 to 24 Hr (hour).
  • the intrinsic viscosity of the polyamic acid solution obtained under such conditions is preferably in the range of 1000 to 100,000 cP (centipoise), and more preferably in the range of 5000 to 70000 cP.
  • the polyimide used in the present invention is not limited to its structure and molecular weight as long as it is a soluble polyimide that can be dissolved in the organic solvent used in the varnish according to the present invention.
  • a polyimide you may have a functional group which accelerates
  • a monomer to introduce a flexible bending structure into the main chain in order to obtain a polyimide soluble in an organic solvent for example, ethylenediamine, hexamethylenediamine, 1,4-diaminocyclohexane, 1,3-diaminocyclohexane, Aliphatic diamines such as 4,4'-diaminodicyclohexylmethane; 2-methyl-1,4-phenylenediamine, o-tolidine, m-tolidine, 3,3'-dimethoxybenzidine, 4,4'-diaminobenzanilide, etc.
  • an organic solvent for example, ethylenediamine, hexamethylenediamine, 1,4-diaminocyclohexane, 1,3-diaminocyclohexane, Aliphatic diamines such as 4,4'-diaminodicyclohexylmethane; 2-methyl-1,4-phenylenediamine
  • Aromatic diamines such as polyoxyethylene diamine, polyoxypropylene diamine and polyoxybutylene diamine; polysiloxane diamines; 2,3,3 ′, 4′-oxydiphthalic anhydride, 3,4,3 ′ , 4'-oxydiphthalic anhydride, 2,2-bis (4- Hydroxyphenyl) propane dibenzoate-3,3 ', use of such 4,4'-tetracarboxylic dianhydride is valid.
  • a monomer having a functional group that improves the solubility in an organic solvent for example, 2,2′-bis (trifluoromethyl) -4,4′-diaminobiphenyl, 2-trifluoromethyl-1,4 It is also effective to use a fluorinated diamine such as phenylenediamine.
  • a monomer having a functional group that improves the solubility in an organic solvent for example, 2,2′-bis (trifluoromethyl) -4,4′-diaminobiphenyl, 2-trifluoromethyl-1,4
  • a fluorinated diamine such as phenylenediamine.
  • the same monomers as those described in the column for the polyamic acid can be used in combination as long as the solubility is not inhibited.
  • polyimide which can be melt
  • well-known methods such as the method of making a polyamic acid chemically imidate or heat imidize, and making it melt
  • polyimide include aliphatic polyimide (total aliphatic polyimide), aromatic polyimide and the like, and aromatic polyimide is preferable.
  • the aromatic polyimide is obtained by thermally or chemically obtaining a polyamic acid having a repeating unit represented by the formula (1) by a ring-closing reaction or by dissolving a polyimide having a repeating unit represented by the formula (2) in a solvent.
  • Ar represents an aryl group.
  • any known polyamide-imide can be used as long as it is a soluble polyamide-imide that can be dissolved in the organic solvent used in the varnish according to the present invention without being limited to its structure and molecular weight.
  • the polyamideimide may have a functional group capable of condensing such as a carboxy group in the side chain or a functional group that promotes a crosslinking reaction or the like during firing.
  • the polyamideimide used in the present invention is obtained by reacting any trimellitic anhydride and diisocyanate, or a precursor polymer obtained by reacting any reactive trimellitic anhydride derivative with diamine. Those obtained by imidization can be used without any particular limitation.
  • trimellitic anhydride halides such as trimellitic anhydride and trimellitic anhydride chloride, trimellitic anhydride ester, and the like.
  • optional diisocyanate examples include metaphenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, o-tolidine diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, 4,4′-oxybis (phenylisocyanate), and 4,4′-diisocyanate.
  • Diphenylmethane bis [4- (4-isocyanatophenoxy) phenyl] sulfone, 2,2'-bis [4- (4-isocyanatophenoxy) phenyl] propane, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 3,3′-dimethyldiphenyl-4,4′-diisocyanate, 3,3′-diethyldiphenyl-4,4′-diisocyanate, isophor Diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, m- xylene diisocyanate, p- xylene diisocyanate, naphthalene diisocyanate, and the like.
  • Examples of the arbitrary diamine include those similar to those exemplified in the description of the polyamic acid.
  • Organic solvent used for the varnish is not particularly limited as long as it can dissolve the polyamic acid and / or the polyimide-based resin and does not dissolve the fine particles.
  • the reaction between the tetracarboxylic dianhydride and the diamine What was illustrated as a solvent to be used is mentioned.
  • a solvent may be used independently and may be used in combination of 2 or more type.
  • the content of the mixed solvent (S) is preferably 50 to 95% by mass, more preferably 60 to 85% by mass.
  • the solid content concentration in the varnish is preferably 5 to 50% by mass, more preferably 15 to 40% by mass.
  • the volume ratio of the polyamic acid, polyimide or polyamideimide (A1) and fine particles (B1) in the first varnish is set to It is preferably 19:81 to 45:65. If the volume of the fine particles is 65 or more when the total volume is 100, the particles are uniformly dispersed, and if the volume is within 81, the particles are dispersed without agglomeration. The holes can be formed uniformly.
  • the volume ratio of polyamic acid, polyimide or polyamideimide (A2) and fine particles (B2) is preferably 20:80 to 50:50.
  • the fine particle volume is 50 or more when the total volume is 100, the single particles are uniformly dispersed, and if they are within 80, the particles do not aggregate with each other, and cracks and the like may occur on the surface. Therefore, it is possible to stably form a polyimide-based resin porous film having good mechanical properties such as stress and elongation at break.
  • a 2nd varnish is a thing with a fine particle content ratio lower than said 1st varnish, and by satisfy
  • fine-particles are in a polyamic acid, a polyimide, or a polyamideimide. Even if highly filled, the strength and flexibility of the unfired composite film, the polyimide resin-fine particle composite film, and the polyimide resin porous film can be ensured. Further, by providing a layer having a low fine particle content ratio, it is possible to reduce the manufacturing cost.
  • antistatic agents In addition to the above components, antistatic agents, flame retardants, chemical imidizing agents, condensing agents, mold release agents, surfaces for the purpose of antistatic, imparting flame retardancy, low-temperature firing, releasability, coatability, etc.
  • a known component such as a regulator can be appropriately contained as necessary.
  • the above varnish is applied to the substrate, and 0 to 120 ° C. (preferably 0 to 100 ° C.), more preferably 60 to 95 ° C. (more preferably 65 to 90 ° C.) under normal pressure.
  • the coating thickness is, for example, 1 to 500 ⁇ m, preferably 5 to 200 ⁇ m, and more preferably 5 to 50 ⁇ m.
  • a release layer may be provided on the substrate as necessary.
  • the release layer can be produced by applying a release agent on a substrate and drying or baking.
  • a release agent known release agents such as alkyl phosphate ammonium salt, fluorine-based or silicone can be used without particular limitation.
  • the release agent remains slightly on the peeled surface of the unfired composite film. Since this remaining mold release agent can affect the wettability of the polyimide-based resin porous membrane surface and mixing of impurities, it is preferable to remove this.
  • the cleaning method can be selected from known methods such as a method of removing the unfired composite film after immersing it in the cleaning liquid, and a method of shower cleaning. Furthermore, in order to dry the unfired composite film after washing, the known method such as air-drying the washed unfired composite film at room temperature or heating to an appropriate set temperature in a thermostatic bath is not limited. Applicable. For example, a method of preventing deformation by fixing the end of the unfired composite film to a SUS formwork or the like can also be adopted.
  • the above-mentioned release layer forming step and the unfired composite film cleaning step can be omitted.
  • the first varnish is applied as it is on a substrate such as a glass substrate, and 0 to 120 ° C. (preferably 0 to 90 ° C.) under normal pressure or vacuum. At a normal pressure of 10 to 100 ° C. (more preferably 10 to 90 ° C.) to form a first unfired composite film having a thickness of 1 to 40 ⁇ m.
  • the second varnish is applied onto the formed first unfired composite film, and similarly, 0 to 80 ° C. (preferably 0 to 50 ° C.), more preferably normal pressure 10 to 80 ° C. ( More preferably, drying is performed at 10 to 30 ° C. to form a second unfired composite film having a film thickness of 5 to 150 ⁇ m to obtain a two-layer unfired composite film.
  • the dried unfired composite film (or two-layer unfired composite film, hereinafter the same) is subjected to post-treatment (baking) by heating to form a composite film comprising polyimide resin and fine particles (polyimide resin-fine particle composite film) ).
  • baking post-treatment
  • the varnish contains polyamic acid
  • a baking process is an arbitrary process. In particular, when polyimide or polyamideimide is used for the varnish, the firing step may not be performed.
  • the firing temperature varies depending on the structure of the polyamic acid or polyimide resin contained in the unfired composite film or the presence or absence of a condensing agent, but is preferably 120 to 400 ° C, more preferably 150 to 375 ° C.
  • the thickness of the completed polyimide resin-particle composite film can be obtained, for example, by measuring the thickness of a plurality of locations with a micrometer or the like and averaging. What average thickness is preferable depends on the use of the polyimide resin-fine particle composite membrane or the polyimide resin porous membrane. For example, when used for a separation material, an adsorbent, etc., the thinner one is preferable. For example, it may be 1 ⁇ m or more, preferably 5 to 500 ⁇ m, and more preferably 8 to 100 ⁇ m.
  • a polyimide resin porous film having fine pores can be produced with good reproducibility.
  • the polyimide resin-fine particle composite film can be made porous by dissolving and removing silica with a low concentration of hydrogen fluoride water (HF) or the like.
  • HF hydrogen fluoride water
  • the resin fine particles can be removed by heating to a temperature not lower than the thermal decomposition temperature of the resin fine particles as described above and lower than the thermal decomposition temperature of the polyimide resin.
  • the method for producing a polyimide-based resin porous membrane in the present invention may include an imide bond ring-opening step as described above, and specifically, (a) a polyimide-based resin before the fine particle removing step. -Applying an imide bond ring-opening step to the fine particle composite film, or (b) After performing the fine particle removal step, applying a imide bond ring-opening step to the polyimide resin molded film made porous by the step It can be carried out.
  • the imide bond existing on the outer surface of the polyimide-based resin molded film and in the vicinity thereof can be opened, and the object of the present invention is achieved.
  • the latter (b) is preferred in that the degree of porosity in the resulting polyimide resin porous membrane can be increased.
  • the imide bond ring-opening step can be performed by a chemical etching method, a physical removal method, or a combination thereof. It does not specifically limit as a chemical etching method, For example, a conventionally well-known method can be used.
  • Examples of the chemical etching method include treatment with a chemical etching solution such as an inorganic alkali solution or an organic alkali solution.
  • a chemical etching solution such as an inorganic alkali solution or an organic alkali solution.
  • Inorganic alkaline solutions are preferred.
  • examples of inorganic alkaline solutions include hydrazine solutions containing hydrazine hydrate and ethylenediamine, solutions of alkali metal hydroxides such as potassium hydroxide, sodium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, ammonia solutions, alkali hydroxides And an etching solution mainly containing hydrazine and 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone.
  • Organic alkaline solutions include primary amines such as ethylamine and n-propylamine; secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine; tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine; dimethylethanolamine And alcohol amines such as triethanolamine; quaternary ammonium salts such as tetramethylammonium hydroxide and tetraethylammonium hydroxide; and alkaline solutions such as cyclic amines such as pyrrole and pihelidine.
  • primary amines such as ethylamine and n-propylamine
  • secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine
  • tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine
  • dimethylethanolamine And alcohol amines such as triethanolamine
  • quaternary ammonium salts such as tetra
  • the solvent of each solution pure water and alcohols can be selected as appropriate. Moreover, what added a suitable amount of surfactant can also be used.
  • the alkali concentration is, for example, 0.01 to 20% by mass.
  • plasma oxygen, argon, etc.
  • dry etching by corona discharge, etc. can be used.
  • the above-described method is preferable because it can be applied to any imide bond ring-opening step before or after the fine particle removal step.
  • it is easy to form the communicating hole inside a polyimide resin porous membrane, and can improve a hole area rate.
  • a part or all of the liquid is transferred from one side of the polyimide-based resin porous membrane to the other.
  • the permeation of the liquid can be usually performed by filtering part or all of the liquid using a polyimide resin porous membrane as a separating material or adsorbing material.
  • the polyimide resin porous membrane used as a separating material or adsorbing material may be incorporated in a filter device described later.
  • the planar or polyimide resin porous membrane relative A pipe shape with matching sides is mentioned. It is preferable that the pipe-shaped polyimide resin porous membrane is further formed into a pleated shape because the area in contact with the supply liquid increases. The polyimide resin porous membrane is appropriately sealed so that the supply liquid and the filtrate are not mixed as described later.
  • Purification of the liquid or silicon compound-containing liquid can be performed by using the above-mentioned polyimide resin porous membrane without differential pressure, that is, by natural filtration by gravity, but is preferably performed by differential pressure.
  • the differential pressure is not particularly limited as long as a pressure difference is provided between one side and the other side of the polyimide resin porous membrane, but usually one side of the polyimide resin porous membrane (supply) Pressure (positive pressure) for applying pressure to the liquid side), reduced pressure (negative pressure) for making one side (filtrate side) of the polyimide-based resin porous membrane negative, and the like are preferred, and pressurization is preferred.
  • Pressurization is performed on the side of the polyimide resin porous membrane (supply liquid) where there is a liquid or a silicon compound-containing liquid (which may be referred to as “supply liquid” in this specification) prior to permeation through the polyimide resin porous film.
  • supply liquid a liquid or a silicon compound-containing liquid
  • the pressure is preferably applied by using the flowing liquid pressure generated by circulating or feeding the supply liquid or by using the positive pressure of the gas.
  • the fluid pressure can be generated by an active fluid pressure application method such as a pump (liquid feed pump, circulation pump, etc.), and specifically, a rotary pump, a diaphragm pump, a metering pump, a chemical pump, A plunger pump, a bellows pump, a gear pump, a vacuum pump, an air pump, a liquid pump, etc. are mentioned.
  • the flowing liquid pressure is, for example, a pressure applied to the polyimide resin porous membrane by the liquid or silicon compound-containing liquid when allowing the liquid or silicon compound-containing liquid to permeate the polyimide resin porous membrane only according to gravity.
  • pressure is applied by the above-described positive fluid pressure application method.
  • the gas used for pressurization is preferably a gas that is inert or non-reactive with respect to the supply liquid, and specifically includes nitrogen or a rare gas such as helium or argon.
  • pressurization is preferred.
  • the side that collects the liquid that has permeated the polyimide resin porous membrane or the silicon compound-containing liquid may be at atmospheric pressure that does not depressurize. Is preferably positive pressure by gas.
  • a pressurization valve, a pressurization valve, or a three-way valve may be used.
  • Depressurization is to depressurize the side (filtrate side) that collects the liquid or silicon compound-containing liquid that has passed through the polyimide resin porous membrane.
  • it may be depressurization by a pump, but depressurize to vacuum. Is preferred.
  • the pump is usually disposed between the supply liquid tank (or the circulation tank) and the polyimide resin porous membrane.
  • the pressurization may utilize both the flowing liquid pressure and the positive gas pressure.
  • the differential pressure may be a combination of pressurization and depressurization, for example, those using both flow pressure and depressurization, those using both positive and depressurization of gas, flow pressure and You may utilize the positive pressure and pressure reduction of gas.
  • the combination of the fluid flow pressure and the positive gas pressure, and the combination of the fluid flow pressure and the reduced pressure are preferable in terms of simplification of production.
  • a polyimide resin porous membrane is used, even if it is one method such as a positive pressure by gas as a method for providing a differential pressure, purification with excellent impurity removal performance can be performed. .
  • the pressure difference applied before and after the polyimide resin porous membrane is the film thickness, porosity or average pore diameter of the polyimide resin porous membrane to be used, or the desired degree of purification, flow rate, flow rate, Alternatively, it may be set as appropriate depending on the concentration or viscosity of the supply liquid.
  • the pressure is, for example, 3 MPa or less.
  • a dead end system a supply liquid is allowed to flow so as to intersect the polyimide resin porous membrane
  • a lower limit is not specifically limited, For example, it is 10 Pa.
  • a part or all of the liquid or silicon compound-containing liquid is applied from one side of the polyimide resin porous membrane.
  • a liquid or a silicon compound containing liquid contains a solute, you may dilute a supply liquid suitably with a diluent.
  • the polyimide-based porous resin membrane is washed or improved in wettability with respect to the supply liquid.
  • a solution such as alcohol, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, etc., ketone, water, a solvent contained in the supply liquid, or a mixture thereof for adjusting the surface energy of the polyimide resin porous membrane and the supply liquid May be made to contact with a polyimide resin porous membrane and let it pass therethrough.
  • the polyimide resin porous membrane In contacting the polyimide resin porous membrane with the solution before allowing the supply liquid to permeate, the polyimide resin porous membrane may be impregnated or immersed in the solution, and the polyimide resin porous membrane is contacted with the solution. By doing so, for example, the solution can be infiltrated into the pores inside the polyimide resin porous membrane.
  • Contact between the solution and the polyimide-based resin porous membrane before allowing the supply liquid to permeate may be performed by the above-described differential pressure, particularly when the solution penetrates into the pores in the polyimide-based resin porous membrane. Alternatively, it may be performed under pressure.
  • the polyimide-based resin porous membrane in the present invention may have at least one selected from the group consisting of a carboxy group, a salt-type carboxy group, and an —NH— bond, and is mainly composed of polyimide and / or polyamideimide. Since it is a porous membrane having a high degree of porosity as described above, it can be suitably used as a separating material and an adsorbing material.
  • the polyimide-based resin porous membrane in the present invention is a porous membrane having a communication hole, and as described above, preferably a porous film having a communication hole in which a hole having a curved surface is formed on the inner surface, More preferably, since it is a porous film having communication holes including a structure in which substantially spherical holes communicate with each other, when liquid is permeated through the porous film, it is solid at room temperature contained in the liquid or the silicon compound-containing liquid Part or all of the impurities containing these elements can be removed from the liquid or silicon compound-containing liquid.
  • elements that are solid at room temperature mean elements that constitute a single substance that is solid at room temperature, for example, room temperature, specifically, 20 ° C.
  • the element when the element is Fe, iron as a metal, which is a simple element of the Fe element, is solid at room temperature, and thus corresponds to the “element that is solid at room temperature” in the present invention.
  • elements that are solid at room temperature usually include metal elements, metalloid elements, and some nonmetal elements.
  • the metal element examples include alkali metals such as Li, Na, and K; alkaline earth metals such as Be, Mg, Ca, and Ba; and periodic tables such as Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, and Zn Examples include transition metals belonging to Group 3 to 11; metals belonging to Groups 12 to 15 of the periodic table such as Zn, Al, Ga and Sn.
  • the metalloid element examples include B, Si, Ge, As, Sb, Te, Po, and the like. Some non-metallic elements include C, P, S, I and the like.
  • “elements that are solid at room temperature” are preferably metal elements and metalloid elements, more preferably metal elements, and even more preferably iron and / or zinc.
  • the “impurity containing an element that is solid at normal temperature” means an impurity that includes the above-mentioned “element that is solid at normal temperature”, and may be a single element of the element or a plurality of elements including the element.
  • the compound which consists of elements may be sufficient.
  • the purification method using the liquid or the silicon compound-containing liquid according to the first aspect and the second aspect as a product to be purified has a high need for removal from a silylating agent chemical liquid in the field of manufacturing electronic materials such as semiconductors.
  • the impurity is a metal impurity containing a metal element, it can be particularly preferably applied.
  • minute substances such as metal particles present in the liquid before treatment or the silicon compound-containing liquid are adsorbed in the pores and / or communication holes of the porous membrane. It is considered easy.
  • the polyimide resin porous membrane in the present invention may further have at least one selected from the group consisting of a carboxy group, a salt-type carboxy group, and an —NH— bond, and these groups are It is easy to suck metal particles, for example, metal ions or metal aggregates (for example, metal oxide aggregates, metal-organic aggregates) contained in the fluid by the charge or Coulomb force provided, It is considered that the adsorption to the porous membrane can be promoted, and that it can also function as an ion exchange membrane.
  • metal particles for example, metal ions or metal aggregates (for example, metal oxide aggregates, metal-organic aggregates) contained in the fluid by the charge or Coulomb force provided.
  • the polyimide resin porous membrane has a high degree of porosity as described above, and has a porous hole. Since it is a porous membrane, it is considered that a part or all of impurities including elements that are solid at room temperature are removed from the liquid before treatment by separation and / or adsorption.
  • “separation” may include at least one selected from the group consisting of filtration, isolation, removal, capture, purification, and sieving, and can be used for, for example, wastewater treatment. .
  • the purification method using the liquid or the silicon compound-containing liquid according to the first aspect and the second aspect as a material to be purified is performed by adsorbing a minute substance in the pores and / or the communication pores of the polyimide resin porous membrane. Also, it can be suitably used for a process in which both separation and adsorption are performed, such as a process of separating the minute substance from the liquid containing the minute substance.
  • the polyimide-based resin porous membrane in the present invention is preferably a porous membrane containing pores having an average pore diameter of several hundreds of nanometers. It can be adsorbed or trapped in pores and / or communication holes in the membrane. Therefore, the purification method using the polyimide-based resin porous membrane according to the first aspect and the second aspect or the silicon compound-containing liquid as an object to be purified is an electronic material that requires very precise impurity removal. In particular, it can also be applied in the field of semiconductor manufacturing, for example, suitably applied to various purification methods for separating and / or adsorbing impurities from various liquids such as silylating agent chemicals used in semiconductor manufacturing or silicon compound-containing liquids. can do.
  • the polyimide resin porous membrane can be used as, for example, a filter medium or other filter medium, Specifically, it may be used alone, or may be used as a filter medium to provide another functional layer (membrane), or may be used as a membrane to be combined with another filter medium, such as a filter device. It can also be used as a membrane used in the above.
  • the functional layer that can be used in combination with the polyimide resin porous membrane in the present invention is not particularly limited.
  • nylon membrane polytetrafluoroethylene (PTFE) membrane, tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer examples thereof include a (PFA) film or a film having a chemical or physicochemical function such as a film obtained by modifying these.
  • the polyimide resin porous membrane is used as a filter medium such as a metal filter used in the field of semiconductor manufacturing, for example. It can also be used as a laminate including the filter media and other filter media, and can also be used as a filter device. Although it does not specifically limit as a filter device, In a filter device, a polyimide resin porous membrane is arrange
  • the polyimide-based resin porous film in the present invention may be bonded by light (UV) curing or heat bonding (including adhesion by an anchor effect (such as heat welding)), if necessary), or It may be processed by adhesion using an adhesive or the like, or the polyimide-based resin porous membrane in the present invention and another filter medium (filter) can be adhered and used by, for example, an incorporation method, etc.
  • the resin porous membrane is further provided in an outer container made of a thermoplastic resin such as polyethylene, polypropylene, tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), polyethersulfone (PES), polyimide, polyamideimide and the like. Can be used.
  • a thermoplastic resin such as polyethylene, polypropylene, tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), polyethersulfone (PES), polyimide, polyamideimide and the like. Can be used.
  • the filter media according to the fourth aspect described above is a polyimide and / or polyamide-imide porous membrane used in a purification method using the liquid according to the first aspect and the second aspect or a silicon compound-containing liquid as a product to be purified.
  • a filter device comprising a filter medium and a polyimide and / or polyamideimide porous membrane is also one aspect of the present invention.
  • the purification method using the liquid or silicon compound-containing liquid according to the first aspect and the second aspect as a product to be purified is suitable for removing the metal contained in the above-mentioned silylating agent chemical liquid used in the semiconductor manufacturing field.
  • the metal the removal rate of iron and zinc is particularly high, and the metal removal rate described later is, for example, 90% or more, preferably 95% or more, more preferably 97% or more, even more about iron.
  • it may be 98% or more, and for zinc, for example, 45% or more, preferably 50% or more, more preferably 60% or more, but for zinc contained in pure water, for example, 80% Or more, preferably 85% or more, more preferably 90% or more, and when using a polyimide resin porous membrane that has undergone an imide bond ring-opening step, for example, 95% or more Preferably it may be 98% or more.
  • the upper limit of the metal removal rate is not particularly set because it is preferably as high as possible. However, for iron, for example, less than 100%, usually 99.5% or less when the liquid is an organic solvent, and 99% or less when the liquid is pure water.
  • zinc for example, it can be 100% or less, and in some cases it can be 99% or less.
  • the purification method using the liquid or silicon compound-containing liquid according to the first aspect and the second aspect as a material to be purified includes impurities such as metals contained in the above-described silylating agent chemical liquid used in the semiconductor manufacturing field.
  • impurities can be removed while maintaining a high flow rate of a fluid such as a silylating agent chemical.
  • the flow rate in this case is not particularly limited, but for example, it is applied at 0.08 MPa at room temperature.
  • the flow rate of pure water when pressed is 1 ml / min or more, preferably 3 ml / min or more, more preferably 5 ml / min or more, and particularly preferably 10 ml / min or more.
  • An upper limit is not specifically limited, For example, it can be 50 ml / min or less.
  • the purification method using the liquid or silicon compound-containing liquid according to the first aspect and the second aspect as a product to be purified can maintain a high removal rate of impurities while maintaining a high flow rate.
  • the purification method using the liquid or silicon compound-containing liquid according to the first aspect and the second aspect as a material to be purified uses a polyimide resin porous film mainly composed of polyimide and / or polyamideimide, a chemical solution, etc.
  • the fluid can be maintained at a high flow rate, and can be suitably applied to circulation-type purification in which a liquid such as a chemical solution is constantly circulated and permeated through the polyimide resin porous membrane.
  • the polyimide resin porous membrane of the present invention is excellent in mechanical properties such as stress and elongation at break.
  • the stress is preferably 10 MPa or more, more preferably 15 MPa or more, and further preferably 15 to 50 MPa.
  • the elongation at break can be, for example, 10% GL or more, preferably 15% GL or more.
  • the upper limit of the breaking elongation can be, for example, 50% GL, preferably 45% GL, and more preferably 40% GL.
  • the breaking elongation tends to increase.
  • the method for producing the diffusing agent composition used for diffusing the silylating agent chemical, the film-forming material, or the dopant into the semiconductor substrate, which is the third aspect, is the liquid or silicon of the first aspect and the second aspect.
  • a purification method using a compound-containing solution as a product to be purified is used. Since the purification method using the liquid or silicon compound-containing liquid according to the first aspect and the second aspect as a product to be purified is a method having an excellent purification effect as described above, the liquid or silicon compound-containing liquid is used as the product to be purified.
  • the manufacturing method of the third aspect using the purification method is to use a silylating agent chemical solution having a reduced impurity content, a film-forming material, or a diffusing agent composition used for dopant diffusion into a semiconductor substrate.
  • the silylating agent chemical, the film forming material, or the manufacturing method of the diffusing agent composition used for the dopant diffusion to the semiconductor substrate includes the silylating agent chemical, the film forming material, or the diffusion.
  • a silylating agent chemical solution, a film-forming material or a diffusing agent composition, which is a product to be purified, is added to the liquid or silicon compound-containing liquid of the first embodiment and the second embodiment. Purification by a purification method to be purified.
  • the particle size distribution index of silica (1) is about 3.3, and the particle size distribution index of silica (2) is about 1.5.
  • Tetracarboxylic acid dianhydride pyromellitic dianhydride ⁇ Diamine: 4,4′-diaminodiphenyl ether ⁇ Polyamide acid solution: Reaction product of pyromellitic dianhydride and 4,4′-diaminodiphenyl ether (solid content) 21.9% by mass (organic solvent: N, N-dimethylacetamide)) Organic solvent (1): N, N-dimethylacetamide (DMAc) Organic solvent (2): gamma butyrolactone Dispersant: polyoxyethylene secondary alkyl ether dispersant Fine particle: silica (1): silica with an average particle size of 700 nm Silica (2): silica with an average particle size of 300 nm Etching Liquid (1): 1.1% by mass NaOH of a mixed solution of methanol: water (mass ratio 3: 7)
  • silica dispersion 23.1 parts by mass of silica (1) or silica (2) having an average particle size shown in Table 1 is added to a mixture of 23.1 parts by mass of organic solvent (1) and 0.1 part by mass of a dispersing agent, followed by stirring. Thus, a silica dispersion was prepared.
  • the varnish was formed into a film using an applicator on a PET film as a base material. Prebaking was performed at 90 ° C. for 5 minutes to produce an unfired composite film having a thickness of 40 ⁇ m. After being immersed in water for 3 minutes, the unfired composite film was pressed through the unfired composite film between two rolls. At that time, the roll holding pressure was 3.0 kg / cm 2 , the roll temperature was 80 ° C., and the moving speed of the unfired composite film was 0.5 m / min. The green composite film was peeled from the substrate to obtain a green composite film.
  • Comparative Example 1 Porous Membrane of Other Resin As Comparative Example 1, a polyamide (nylon) porous membrane (pore size: about 10 nm or less, film thickness of about 75 ⁇ m) was prepared.
  • each example had a metal removal rate generally superior to that of the comparative example, and in particular, far superior to that of Comparative example 1 using a nylon porous membrane. Since each example has a higher removal rate with a thinner film thickness than the comparative example, when using a polyimide-based resin porous film for a filter media or a filter device, the media is thinned or the device is miniaturized. In addition, when the polyimide-based resin porous membrane is processed into a pleat shape, it is possible to create a filter device having higher removal performance because the pleat can be repeatedly formed. From Example 1 and Example 2, Example 3 and Example 4, it was found that the metal removal rate was improved by performing chemical etching as the imide bond ring-opening step.

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Abstract

金属等の不純物除去性能に優れたポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜を用いる、シリル化剤薬液、膜形成用材料又は拡散剤組成物である液体を被精製物とする精製方法、加水分解によりシラノール基を生成し得るケイ素化合物を含むケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法、該精製方法を用いる、シリル化剤薬液、膜形成用材料又は拡散剤組成物の製造方法、該多孔質膜からなるフィルターメディア並びに該多孔質膜を含むフィルターデバイスを提供すること。 液体を被精製物とする精製方法であって、前記液体の一部又は全部を、連通孔を有するポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜の一方の側から他方の側へ差圧により透過させることを含み、前記液体が、シリル化剤薬液、膜形成用材料、又は、半導体基板へのドーパント拡散に用いられる拡散剤組成物である、精製方法。

Description

液体を被精製物とする精製方法、ケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法、シリル化剤薬液、膜形成用材料又は拡散剤組成物の製造方法、フィルターメディア、及び、フィルターデバイス
 本発明は、ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜を用いる、シリル化剤薬液、膜形成用材料又は拡散剤組成物である液体を被精製物とする精製方法、加水分解によりシラノール基を生成し得るケイ素化合物を含むケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法、該精製方法を用いる、シリル化剤薬液、膜形成用材料又は拡散剤組成物の製造方法、該ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜からなるフィルターメディア並びに該ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜を含むフィルターデバイスに関する。
 半導体デバイスにおいて、高性能・高機能化や低消費電力化の要求が高まるにつれ、回路パターンの微細化が進行しており、それに伴い製造歩留まりの低下を引き起こす汚染金属の除去の要請が非常に高くなっている。そのため、基板に疎水性を付与するための保護膜形成用のシリル化剤薬液(例えば、特許文献1参照)、微細な膜を形成するための材料(例えば、特許文献2参照)、半導体基板へのドーパント拡散に用いられる拡散剤組成物中に鉄、亜鉛等の汚染金属が含まれないことが望ましい。
 半導体デバイスの製造工程において用いられるこのような薬液等は、予め鉄、亜鉛等の汚染金属を除去するため、フィルターデバイス等により清浄化される。フィルターデバイスは、通常、多孔質膜を用いたフィルターメディアを備えている。
 金属イオン等の不純物を除去するため、多孔質膜としてはナノ・パーティクル等の微小物質をも除去可能なものが望ましい。半導体デバイス等の用途に使用される薬液や樹脂材料から不純物を除去し得るフィルター膜として、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、PTFE等が一般的であり、例えば、ナイロン等のフィルター膜を用いることで、有機系の不純物も除去されることが知られている(例えば、特許文献3)。
特開2010-114414号公報 特開2005-171067号公報 特許第4637476号公報
 しかし、ナイロンからなる膜は、酸耐性が弱いため、酸で洗浄することが難しく、フィルター自体に混入又は付着する不純物除去が難しいという問題があった。またポリエチレンからなる膜は半導体デバイスの製造工程に用いられる薬液から除去されるべき、鉄、亜鉛等の不純物の除去率が低いという問題があった。
 フィルターメディアに用いられる多孔質膜は、産業上、ある程度の流速で処理できることが求められるが、流速を速くすると、金属等の不純物除去性能が悪化する傾向があり、流速と不純物除去性能との両立は容易でなかった。
 本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、金属等の不純物除去性能に優れたポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜を用いる、シリル化剤薬液、膜形成用材料又は拡散剤組成物である液体を被精製物とする精製方法、加水分解によりシラノール基を生成し得るケイ素化合物を含むケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法、該精製方法を用いる、シリル化剤薬液、膜形成用材料又は拡散剤組成物の製造方法、該多孔質膜からなるフィルターメディア並びに該多孔質膜を含むフィルターデバイスを提供することを目的とする。
 本発明者らは、連通孔を有するポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜が、その多孔質構造により金属等の不純物除去性能に優れることを見出し、本発明を完成するに至った。
 本発明の第一の態様は、液体を被精製物とする精製方法であって、上記液体の一部又は全部を、連通孔を有するポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜の一方の側から他方の側へ差圧により透過させることを含み、
 上記液体が、シリル化剤薬液、膜形成用材料、又は、半導体基板へのドーパント拡散に用いられる拡散剤組成物である、液体を被精製物とする精製方法である。
 本発明の第二の態様は、ケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法であって、上記ケイ素化合物含有液の一部又は全部を、連通孔を有するポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜の一方の側から他方の側へ差圧により透過させることを含み、
 上記ケイ素化合物含有液が、加水分解によりシラノール基を生成し得るケイ素化合物を含む、ケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法である。
 本発明の第三の態様は、本発明の第一の態様の液体を被精製物とする精製方法又は本発明の第二の態様のケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法を用いる、シリル化剤薬液、膜形成用材料又は拡散剤組成物の製造方法である。
 本発明の第四の態様は、本発明の第一の態様の液体を被精製物とする精製方法又は本発明の第二の態様のケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法に用いられる上記ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜からなるフィルターメディアである。
 本発明の第五の態様は、本発明の第一の態様の液体を被精製物とする精製方法又は本発明の第二の態様のケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法に用いられる上記ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜を含む、フィルターデバイスである。
 本発明によれば、金属除去性能に優れたポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜を用いる液体の精製方法、該精製方法を用いる薬液又は洗浄液の製造方法、該多孔質膜からなるフィルターメディア並びに該多孔質膜を含むフィルターデバイスを提供することができる。
 以下、本発明の実施態様について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施態様に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。
[シリル化剤薬液、膜形成用材料、又は、半導体基板へのドーパント拡散に用いられる拡散剤組成物である液体を被精製物とする精製方法]
 第一の態様である液体を被精製物とする精製方法は、該液体の一部又は全部を、連通孔を有するポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜の一方の側から他方の側へ差圧により透過させることを含み、
 上記液体が、シリル化剤薬液、膜形成用材料、又は、半導体基板へのドーパント拡散に用いられる拡散剤組成物である。
 第一の態様である液体を被精製物とする精製方法は、上記ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜からなるフィルターメディア、又は上記ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜を含むフィルターデバイスを用いることが好ましい。
[加水分解によりシラノール基を生成し得るケイ素化合物を含むケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法]
 第二の態様であるケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法は、該ケイ素化合物含有液の一部又は全部を、連通孔を有するポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜の一方の側から他方の側へ差圧により透過させることを含み、
 上記ケイ素化合物含有液が、加水分解によりシラノール基を生成し得るケイ素化合物を含む。
 第二の態様であるケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法は、上記ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜からなるフィルターメディア、又は上記ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜を含むフィルターデバイスを用いることが好ましい。
 第二の態様であるケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法において、上記ケイ素化合物含有液が、シリル化剤薬液、膜形成用材料、又は、半導体基板へのドーパント拡散に用いられる拡散剤組成物であることが好ましい。
<シリル化剤薬液>
 被精製物である上記シリル化剤薬液の種類は、基板表面の性質を疎水化することができるものであれば、特に限定されず、従来から、種々の材料の撥水化ないし疎水化に使用されているシリル化剤薬液から適宜選択して使用される。本明細書において、「疎水化」とは、撥水化を含む概念である。
 被精製物である上記シリル化剤薬液は、加水分解によりシラノール基を生成し得るケイ素化合物を含むことが好ましく、上記ケイ素化合物が、下記一般式(1)で表されるシリル化剤であることがより好ましい。
(Ra1Si(H) 4-a-b  (1)
(式(1)中、Ra1は、それぞれ互いに独立して、一部又は全ての水素原子がフッ素原子に置換されていてもよい炭素数1~18の1価の炭化水素基を含む1価の有機基を表し、Xは、それぞれ互いに独立して、ケイ素原子と結合する原子が窒素である1価の官能基を表し、aは1~3の整数、bは0~2の整数であり、aとbの合計は1~3である。)
〔シリル化剤〕
 好適なシリル化剤としては、以下の一般式(1-1)~(1-8)で表されるシリル化剤や、環状シラザン化合物も挙げられる。以下、一般式(1-1)~(1-8)で表されるシリル化剤と、環状シラザン化合物とについて順に説明する。
(一般式(1-1)で表されるシリル化剤)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 一般式(1-1)中、R、R及びRは、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、又は有機基を表す。R、R及びRの炭素数の合計は1以上である。Rは、水素原子、又は飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基を表す。Rは、水素原子、飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基、飽和又は不飽和の非芳香族環状炭化水素基、又は非芳香族複素環基を表す。R及びRは、互いに結合して窒素原子を有する非芳香族複素環を形成してもよい。
 R、R及びRがハロゲン原子である場合、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、及びフッ素原子が好ましい。
 R、R及びRが有機基である場合に、有機基は、炭素原子の他に、ヘテロ原子を含んでいてもよい。有機基が含んでいてもよいヘテロ原子の種類は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。有機基が含んでいてもよいヘテロ原子としては、N、O、及びSが好ましい。R、R及びRが有機基である場合に、有機基に含まれる、炭素原子の数と、ヘテロ原子の数との合計は、R、R及びRの炭素数の合計が1以上である限り特に限定されない。R、R及びRが有機基である場合に、有機基に含まれる、炭素原子の数と、ヘテロ原子の数との合計は、1~10が好ましく、1~8がより好ましく、1~3が特に好ましい。R、R及びRが有機基である場合に、有機基としては、飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基、アラルキル基、及び芳香族炭化水素基が好ましい。飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基の好適な例としては、メチル基、エチル基、ビニル基、n-プロピル基、イソプロピル基、アリル基、1-プロペニル基、イソプロペニル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、3-ブテニル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、sec-ペンチル基、tert-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、及びn-デシル基等が挙げられる。これらの鎖状炭化水素基の中では、メチル基、エチル基、ビニル基、n-プロピル基、及びアリル基がより好ましく、メチル基、エチル基、及びビニル基が特に好ましい。アラルキル基の好適な例としては、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、α-ナフチルメチル基、及びβ-ナフチルメチル基が挙げられる。芳香族炭化水素基の好適な例としては、フェニル基、α-ナフチル基、及びβ-ナフチル基が挙げられる。
 Rが飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基である場合に、飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基の炭素数は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。Rが飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基である場合に、飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基の炭素数は、1~10が好ましく、1~8がより好ましく、1~3が特に好ましい。Rが飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基である場合の、好適な例は、R、R及びRについて、好適な基として挙げられる飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基と同様である。
 Rが飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基である場合に、飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基は、Rと同様である。Rが飽和又は不飽和の環状炭化水素基である場合に、飽和又は不飽和の環状炭化水素基の炭素数は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。Rが飽和又は不飽和の非芳香族環状炭化水素基である場合に、飽和又は不飽和の非芳香族環状炭化水素基の炭素数は、3~10が好ましく、3~6がより好ましく、5又は6が特に好ましい。Rが飽和又は環状炭化水素基である場合の好適な例としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、及びシクロオクチル基が挙げられる。Rが非芳香族複素環基である場合に、非芳香族複素環基に含まれるヘテロ原子は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。Rが非芳香族複素環基である場合に、非芳香族複素環基に含まれる好適なヘテロ原子としては、N、O、及びSが挙げられる。Rが非芳香族複素環基である場合に、非芳香族複素環基に含まれる、炭素原子の数と、ヘテロ原子の数との合計は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。Rが非芳香族複素環基である場合に、非芳香族複素環基に含まれる、炭素原子の数と、ヘテロ原子の数との合計は、3~10が好ましく、3~6がより好ましく、5又は6が特に好ましい。Rが非芳香族複素環基である場合の、好適な例としては、ピロリジン-1-イル基、ピペリジン-1-イル基、ピペラジン-1-イル基、モルホリン-1-イル基、及びチオモルホリン-1-イル基が挙げられる。
 R及びRが互いに結合して形成される非芳香族複素環基に含まれる原子数は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。R及びRが互いに結合して形成される非芳香族複素環基は、3員環から10員環が好ましく、5員環又は6員環がより好ましい。R及びRが互いに結合して形成される非芳香族複素環基に含まれる、炭素原子の他のヘテロ原子の種類は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。R及びRが互いに結合して形成される非芳香族複素環基に含まれる、好適なヘテロ原子としては、N、O、及びSが挙げられる。R及びRが互いに結合して形成される非芳香族複素環の好適な例としては、ピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、モルホリン、及びチオモルホリンが挙げられる。
 一般式(1-1)で表されるシリル化剤の具体例としては、N,N-ジメチルアミノトリメチルシラン、N,N-ジメチルアミノジメチルシラン、N,N-ジメチルアミノモノメチルシラン、N,N-ジエチルアミノトリメチルシラン、t-ブチルアミノトリメチルシラン、アリルアミノトリメチルシラン、トリメチルシリルアセタミド、N,N-ジメチルアミノジメチルビニルシラン、N,N-ジメチルアミノジメチルプロピルシラン、N,N-ジメチルアミノジメチルオクチルシラン、N,N-ジメチルアミノジメチルフェニルエチルシラン、N,N-ジメチルアミノジメチルフェニルシラン、N,N-ジメチルアミノジメチル-t-ブチルシラン、N,N-ジメチルアミノトリエチルシラン、及びトリメチルシラナミン等が挙げられる。
(一般式(1-2)で表されるシリル化剤)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 一般式(1-2)中、R、R及びRは、上記一般式(1-1)と同様である。Rは、水素原子、メチル基、トリメチルシリル基、又はジメチルシリル基を表す。R、R及びRは、それぞれ独立に水素原子又は有機基を表す。R、R及びRの炭素数の合計は1以上である。
 R、R、及びRが有機基である場合、有機基は、R、R及びRが有機基である場合の有機基と同様である。
 一般式(1-2)で表されるシリル化剤の具体例としては、ヘキサメチルジシラザン、N-メチルヘキサメチルジシラザン、1,1,3,3-テトラメチルジシラザン、1,3-ジメチルジシラザン、1,3-ジ-n-オクチル-1,1,3,3-テトラメチルジシラザン、1,3-ジビニル-1,1,3,3,-テトラメチルジシラザン、トリス(ジメチルシリル)アミン、トリス(トリメチルシリル)アミン、1-エチル-1,1,3,3,3-ペンタメチルジシラザン、1-ビニル-1,1,3,3,3-ペンタメチルジシラザン、1-プロピル-1,1,3,3,3-ペンタメチルジシラザン、1-フェニルエチル-1,1,3,3,3-ペンタメチルジシラザン、1-tert-ブチル-1,1,3,3,3-ペンタメチルジシラザン、1-フェニル-1,1,3,3,3-ペンタメチルジシラザン、及び1,1,1-トリメチル-3,3,3-トリエチルジシラザン等が挙げられる。
(一般式(1-3)で表されるシリル化剤)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 一般式(1-3)中、R、R及びRは、上記一般式(1-1)と同様である。Yは、O、CHR11、CHOR11、CR1111、又はNR12を表す。R10及びR11はそれぞれ独立に水素原子、飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基、飽和又は不飽和の非芳香族環状炭化水素基、トリアルキルシリル基、トリアルキルシロキシ基、アルコキシ基、フェニル基、フェニルエチル基、又はアセチル基を表す。R12は、水素原子、アルキル基、又はトリアルキルシリル基を表す。
 R10及びR11が、飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基であるか、飽和又は不飽和の非芳香族環状炭化水素基である場合、飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基と、飽和又は不飽和の非芳香族環状炭化水素基とは、一般式(1-1)におけるRが、飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基であるか、飽和又は不飽和の非芳香族環状炭化水素基である場合と同様である。
 R10及びR11が、トリアルキルシリル基、トリアルキルシロキシキ、又はアルコキシ基である場合、これらの基に含まれるアルキル基の炭素数は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。これらの基に含まれるアルキル基の炭素数は、1~10が好ましく、1~8がより好ましく、1~3が特に好ましい。これらの基に含まれるアルキル基の好適な例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、sec-ペンチル基、tert-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、及びn-デシル基等が挙げられる。これらのアルキル基の中では、メチル基、エチル基、及びn-プロピル基がより好ましく、メチル基及びエチル基が特に好ましい。
 R12が、アルキル基又はトリアルキルシリル基である場合、アルキル基又はトリアルキルシリル基に含まれるアルキル基の炭素数は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。アルキル基又はトリアルキルシリル基に含まれるアルキル基の炭素数は、1~10が好ましく、1~8がより好ましく、1~3が特に好ましい。アルキル基又はトリアルキルシリル基に含まれるアルキル基の好適な例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、sec-ペンチル基、tert-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、及びn-デシル基等が挙げられる。これらのアルキル基の中では、メチル基、エチル基、及びn-プロピル基がより好ましく、メチル基及びエチル基が特に好ましい。
 一般式(1-3)で表されるシリル化剤の具体例としては、トリメチルシリルアセテート、ジメチルシリルアセテート、モノメチルシリルアセテート、トリメチルシリルプロピオネート、トリメチルシリルブチレート、及びトリメチルシリル-2-ブテノエート等が挙げられる。
(一般式(1-4)で表されるシリル化剤)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 一般式(1-4)中、R、R及びRは、上記一般式(1-1)と同様である。Rは、上記一般式(1-2)と同様である。R13は、水素原子、飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基、トリフルオロメチル基、又はトリアルキルシリルアミノ基を表す。
 R13が、飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基である場合、飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基は、一般式(1-1)におけるRが、飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基である場合と同様である。
 R13がトリアルキルシリルアミノ基である場合に、トリアルキルシリルアミノ基に含まれるアルキル基は、一般式(1-3)におけるR10及びR11が、トリアルキルシリル基、トリアルキルシロキシキ、又はアルコキシ基である場合に、これらの基に含まれるアルキル基と同様である。
 一般式(1-4)で表されるシリル化剤の具体例としては、N,N’-ビス(トリメチルシリル)尿素、N-トリメチルシリルアセトアミド、N-メチル-N-トリメチルシリルトリフルオロアセトアミド、及びN,N-ビス(トリメチルシリル)トリフルオロアセトアミド等が挙げられる。
(一般式(1-5)で表されるシリル化剤)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 一般式(1-5)中、R14はトリアルキルシリル基を表す。R15及びR16は、それぞれ独立に水素原子又は有機基を表す。
 R14がトリアルキルシリル基である場合に、トリアルキルシリル基に含まれるアルキル基は、一般式(1-3)におけるR10及びR11が、トリアルキルシリル基、トリアルキルシロキシキ、又はアルコキシ基である場合に、これらの基に含まれるアルキル基と同様である。
 R15及びR16が有機基である場合に、有機基は、一般式(1-1)におけるR、R及びRが有機基である場合の有機基と同様である。
 一般式(1-5)で表されるシリル化剤の具体例としては、2-トリメチルシロキシペンタン-2-エン-4-オン等が挙げられる。
(一般式(1-6)で表されるシリル化剤)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 一般式(1-6)中、R、R及びRは、上記一般式(1-1)と同様である。R17は、飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基、飽和又は不飽和の非芳香族環状炭化水素基、又は非芳香族複素環基を表す。R18は、-SiRを表す。pは、0又は1である。
 pが0である場合、R17としての飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基、飽和又は不飽和の非芳香族環状炭化水素基、又は非芳香族複素環基は、一般式(1-1)におけるRと同様である。pが1である場合、R17としての有機基は、一般式(1-1)におけるR、R及びRが有機基である場合の有機基から、1つの水素原子が除かれた2価基である。
 一般式(1-6)で表されるシリル化剤の具体例としては、1,2-ビス(ジメチルクロロシリル)エタン、及びt-ブチルジメチルクロロシラン等が挙げられる。
(一般式(1-7)で表されるシリル化剤)
19 Si[N(CH4-q・・・(1-7)
 一般式(1-7)中、R19は、それぞれ独立に、水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されていてもよい、炭素数1~18の鎖状炭化水素基である。qは1又は2である。
 一般式(1-7)において、R19の炭素数は、2~18が好ましく、8~18がより好ましい。
 R19がフッ素原子で置換されていない、鎖状飽和炭化水素基である場合の例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、イソブチル基、アミル基、イソアミル基、tert-アミル基、ヘキシル基、2-ヘキシル基、3-ヘキシル基、ヘプチル基、2-ヘプチル基、3-ヘプチル基、イソヘプチル基、tert-ヘプチル基、n-オクチル基、イソオクチル基、tert-オクチル基、2-エチルヘキシル基、ノニル基、イソノニル基、デシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、及びオクタデシル基等が挙げられる。
 R19がフッ素原子で置換されていない、鎖状不飽和炭化水素基である場合の例としては、ビニル基、1-プロペニル基、アリル基、イソプロペニル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、3-ブテニル基、1,3-ブタジエニル基、1-エチルビニル基、1-メチル-1-プロペニル基、1-メチル-2-プロペニル基、4-ペンテニル基、1,3-ペンタジエニル基、2,4-ペンタジエニル基、3-メチル-1-ブテニル基、5-ヘキセニル基、2,4-ヘキサジエニル基、6-ヘプテニル基、7-オクテニル基、8-ノネニル基、9-デセニル基、10-ウンデセニル基、11-ドデセニル基、12-トリデセニル基、13-テトラデセニル基、14-ペンタデセニル基、15-ヘキサデセニル基、16-ヘプタデセニル基、17-オクタデセニル基、エチニル基、プロパルギル基、1-プロピニル基、1-ブチニル基、2-ブチニル基、3-ブチニル基、1-ペンチニル基、2-ペンチニル基、3-ペンチニル基、4-ペンチニル基、1-ヘキシニル基、2-ヘキシニル基、3-ヘキシニル基、4-ヘキシニル基、5-ヘキシニル基、6-ヘプチニル基、7-オクチニル基、8-ノニニル基、9-デシニル基、10-ウンデシニル基、11-ドデシニル基、12-トリデシニル基、13-テトラデシニル基、14-ペンタデシニル基、15-ヘキサデシニル基、16-ヘプタデシニル基、及び17-オクタデシニル基等が挙げられる。
 R19がフッ素原子で置換されている、鎖状炭化水素基である場合、フッ素原子の置換数、及び置換位置は、特に限定されない。鎖状炭化水素基におけるフッ素原子の置換数は、鎖状炭化水素基が有する水素原子の数の50%以上が好ましく、70%以上がより好ましく、80%以上が特に好ましい。
 R19としては、優れた疎水化の効果を得やすいことから、水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されていてもよい、炭素数1~18の直鎖炭化水素基が好ましい。また、R19としては、シリル化剤の保存安定性の点で、水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されていてもよい、炭素数1~18の直鎖飽和炭化水素基(炭素数1~18のアルキル基)がより好ましい。
 一般式(1-7)においてqは、1又は2であり、1が好ましい。
(一般式(1-8)で表されるシリル化剤)
20 [N(CH3-rSi-R22-SiR21 [N(CH3-s・・・(1-8)
 一般式(1-8)中、R20及びR21はそれぞれ独立に、水素原子、又は炭素数1~4の直鎖又は分岐鎖アルキル基である。R22は炭素数1~16の直鎖又は分岐鎖アルキレン基である。r及びsはそれぞれ独立に0~2の整数である。
 R20及びR21は、それぞれ、同一であってもよく異なっていてもよい。R20及びR21としては、水素原子、又は炭素数1~3の直鎖又は分岐鎖アルキル基が好ましく、水素原子、又はメチル基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。
 R20及びR21が、炭素数1~4の直鎖又は分岐鎖アルキル基である場合の具体例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、及びイソブチル基が挙げられる。
 一般式(1-8)で表される化合物は、R22として炭素数1~16の直鎖又は分岐鎖アルキレン基を含む。R22である直鎖又は分岐鎖アルキレン基の炭素数は、1~10が好ましく、2~8がより好ましい。なお、直鎖アルキレン基とは、メチレン基、又はα,ω-直鎖アルキレン基であり、分岐鎖アルキレン基は、メチレン基、及びα,ω-直鎖アルキレン基以外のアルキレン基である。R22は、直鎖アルキレン基であるのが好ましい。
 R22が、炭素数1~16の直鎖又は分岐鎖アルキレン基である場合の例としては、メチレン基、1,2-エチレン基、1,1-エチレン基、プロパン-1,3-ジイル基、プロパン-1,2-ジイル基、プロパン-1,1-ジイル基、プロパン-2,2-ジイル基、ブタン-1,4-ジイル基、ブタン-1,3-ジイル基、ブタン-1,2-ジイル基、ブタン-1,1-ジイル基、ブタン-2,2-ジイル基、ブタン-2,3-ジイル基、ペンタン-1,5-ジイル基、ペンタン-1,4-ジイル基、ヘキサン-1,6-ジイル基、ヘプタン-1,7-ジイル基、オクタン-1,8-ジイル基、2-エチルヘキサン-1,6-ジイル基、ノナン-1,9-ジイル基、デカン-1,10-ジイル基、ウンデカン-1,11-ジイル基、ドデカン-1,12-ジイル基、トリデカン-1,13-ジイル基、テトラデカン-1,14-ジイル基、ペンタデカン-1,15-ジイル基、及びヘキサデカン-1,16-ジイル基等が挙げられる。
 一般式(1-8)で表される化合物において、s及びrはそれぞれ独立に0~2の整数である。式(1-8)で表される化合物について、合成及び入手が容易であることから、s及びrは1又は2であるのが好ましく、2であるのがより好ましい。
(環状シラザン化合物)
 シリル化剤としては、環状シラザン化合物も好ましい。以下、環状シラザン化合物について説明する。
 環状シラザン化合物としては、2,2,5,5-テトラメチル-2,5-ジシラ-1-アザシクロペンタン、2,2,6,6-テトラメチル-2,6-ジシラ-1-アザシクロヘキサン等の環状ジシラザン化合物;2,2,4,4,6,6-ヘキサメチルシクロトリシラザン、2,4,6-トリメチル-2,4,6-トリビニルシクロトリシラザン等の環状トリシラザン化合物;2,2,4,4,6,6,8,8-オクタメチルシクロテトラシラザン等の環状テトラシラザン化合物;等が挙げられる。
 これらの中でも、環状ジシラザン化合物が好ましく、2,2,5,5-テトラメチル-2,5-ジシラ-1-アザシクロペンタン及び2,2,6,6-テトラメチル-2,6-ジシラ-1-アザシクロヘキサンがより好ましい。環状ジシラザン化合物としては、2,2,5,5-テトラメチル-2,5-ジシラ-1-アザシクロペンタンのような5員環構造のものや、2,2,6,6-テトラメチル-2,6-ジシラ-1-アザシクロヘキサンのような6員環構造のものがあるが、5員環構造であることがより好ましい。
〔シリル化剤薬液におけるその他の成分〕
 本発明において用いるシリル化剤薬液は、本発明の目的を阻害しない範囲で、上述したシリル化剤以外のその他の成分を含有するものであってもよい。
 その他の成分としては特に限定されないが、例えば、有機溶剤等が挙げられ、シリル化剤が液体でない場合は有機溶剤を含有することが好ましいが、基板表面にシリル化剤を暴露することができるのであれば有機溶剤を含有しないものであってもよい。
 シリル化剤薬液に含有させることができる有機溶剤としては、特に限定されないが、シリル化剤と反応する官能基を持たない有機溶剤が好ましい。有機溶剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
 有機溶剤のうち好ましいものとしては、具体的には、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類;ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ビス(2-ヒドロキシエチル)スルホン、テトラメチレンスルホン等のスルホン類;N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルアセトアミド、N,N-ジエチルアセトアミド等のアミド類、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、N-プロピル-2-ピロリドン、N-ヒドロキシメチル-2-ピロリドン、N-ヒドロキシエチル-2-ピロリドン等のラクタム類;1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、1,3-ジエチル-2-イミダゾリジノン、1,3-ジイソプロピル-2-イミダゾリジノン等のイミダゾリジノン類;ジメチルグリコール、ジメチルジグリコール、ジメチルトリグリコール、メチルエチルジグリコール、ジエチルグリコール等のジアルキルグリコールエーテル類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、エチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、ジエチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテル類;エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジイソアミルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等の他のエーテル類;メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2-ヘプタノン、3-ヘプタノン等のケトン類;2-ヒドロキシプロピオン酸メチル、2-ヒドロキシプロピオン酸エチル等の乳酸アルキルエステル類;2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオン酸エチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2-ヒドロキシ-3-メチルブタン酸メチル、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルプロピオネート、酢酸エチル、酢酸-n-プロピル、酢酸-i-プロピル、酢酸-n-ブチル、酢酸-i-ブチル、ぎ酸-n-ペンチル、酢酸-i-ペンチル、プロピオン酸-n-ブチル、酪酸エチル、酪酸-n-プロピル、酪酸-i-プロピル、酪酸-n-ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸-n-プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2-オキソブタン酸エチル等の他のエステル類;β-プロピロラクトン、γ-ブチロラクトン、δ-ペンチロラクトン等のラクトン類;n-ヘキサン、n-ヘプタン、n-オクタン、n-ノナン、メチルオクタン、n-デカン、n-ウンデカン、n-ドデカン、2,2,4,6,6-ペンタメチルヘプタン、2,2,4,4,6,8,8-ヘプタメチルノナン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の直鎖状、分岐鎖状、又は環状の炭化水素類;ベンゼン、トルエン、ナフタレン、1,3,5-トリメチルベンゼン等の芳香族炭化水素類;p-メンタン、ジフェニルメンタン、リモネン、テルピネン、ボルナン、ノルボルナン、ピナン等のテルペン類;等が挙げられる。これらの溶剤は、単独又は2種以上を混合して使用することができる。なかでも、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PEMEA);直鎖状、分岐鎖状、又は環状の炭化水素類;p-メンタン、ジフェニルメンタン、リモネン、テルピネン、ボルナン、ノルボルナン、ピナン等のテルペン類が好ましい。
 第一又は第二の態様である精製方法、又は第三の態様である製造方法により得られるシリル化剤薬液(処理済シリル化剤薬液)は、上述のように金属不純物の濃度を低減することができたものであるので、基板表面処理液として好適に用いることができ、特に、半導体デバイス等の製造に用いられる基板表面処理液として好適である。
<膜形成用材料>
 被精製物である上記膜形成用材料は、加水分解によりシラノール基を生成し得るケイ素化合物を含むことが好ましく、上記ケイ素化合物が、下記一般式(2)又は(3)で表されるケイ素化合物であることがより好ましい。下記一般式(2)又は(3)で表されるケイ素化合物は、特に加水分解に対して高活性であり、基板表面に被膜を形成する際の加熱や焼成において、従来の膜形成用材料よりも温度を低減することができ、加熱処理を行わずとも基板表面に膜形成することができる。
  Ra2 4-n2SiXn2・・・(2)
(式(2)中、Ra2は、水素原子又は1価の炭化水素基である。Xは、炭素数1~5の直鎖又は分岐鎖状のアルコキシ基、イソシアネート基、及びハロゲン原子からなる群より選択される基である。n2は1~4の整数である。)
 一般式(2)において、Xはイソシアネート基であることが好ましく、n2は4であるのが好ましい。
  Ra3 4-n3-Si(NCO)n3  ・・・(3)
(式(3)中、Ra3は水素原子又は1価の炭化水素基であり、n3は2~4である。)
 上記ケイ素化合物は、一種を単独で使用してもよく、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
 式(3)中のRa3は水素原子又は1価の炭化水素基である。Ra3としての炭化水素基は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されず、炭素原子数1~12の脂肪族炭化水素基が好ましい。
 炭素原子数1~12の脂肪族炭化水素基の好適な例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、シクロペンチル基、n-ヘキシル基、シクロヘキシル基、n-ヘプチル基、n-シクロヘプチル基、n-オクチル基、n-シクロオクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、及びn-ドデシル基が挙げられる。より好ましくは、炭素原子数1~5の脂肪族炭化水素基である。
 以上説明した炭化水素基の中では、メチル基、エチル基がさらに好ましく、メチル基が特に好ましい。
 一般式(3)で表されるケイ素化合物の中では、テトライソシアネートシラン、メチルトリイソシアネートシラン、及びエチルトリイソシアネートシランが好ましい。
 膜形成用材料中の上記ケイ素化合物の含有量は、均一に溶解した膜形成用材料を調製できれば特に限定されない。膜形成用材料中の上記ケイ素化合物の含有量は、0.01~50質量%が好ましく、0.01~10質量%がより好ましく、0.01~5質量%がさらに好ましく、0.01~1質量%が特に好ましい。このような含有量で上記ケイ素化合物を含有することにより、膜としてよりコンフォーマルに塗膜できる傾向にある。
 膜形成用材料は、被膜形成性の観点から、任意の金属アルコキシドを含有していてもよい。金属アルコキシドは、1種のみでもよいし、複数種を同時に使用することも可能である。
 金属アルコキシドの含有量は特に制限はなく、0.01~20質量%が好ましく、0.01~5質量%がより好ましく、0.01~1質量%がさらに好ましく、0.1~0.5質量%が最も好ましい。膜形成用材料がこのような含有量で金属アルコキシドを含有することにより、形成される膜の強度が向上する傾向にある。また、金属アルコキシドを含有させることで、様々な特性を持たせることができる。たとえば、屈折率などの光学特性、酸や塩基などに対する溶解性を変更させることができる。
(有機溶剤)
 上記膜形成用材料は、さらに有機溶剤を含むものであってもよい。溶剤の具体例としては、シリル化剤薬液に含有させることができる有機溶剤の具体例及び好ましい例として前述した有機溶剤が挙げられる。有機溶剤は単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 膜形成用材料中の有機溶剤の含有量は、通常、上記ケイ素化合物の含有量と、上記金属アルコキシドの含有量と、後述するその他の成分の含有量との合計量に対する残余の量である。
〔膜形成用材料中のその他の成分〕
 膜形成用材料は、本発明の目的を阻害しない範囲で、上記ケイ素化合物、及び上記金属アルコキシドとともに種々の添加剤を含んでいてもよい。添加剤の例としては、界面活性剤、粘度調整剤、消泡剤等が挙げられる。
 膜形成用材料は、以上説明した上記ケイ素化合物と、必要に応じてその他の成分とを、均一に混合して溶解させることで調製される。
 第一又は第二の態様である精製方法、又は第三の態様である製造方法により得られる膜形成用材料は、単分子膜形成用材料であることが好ましい。
 第一又は第二の態様である精製方法、又は第三の態様である製造方法により得られる膜形成用材料を用いると、上記ケイ素化合物の加水分解縮合によって、SiO膜のような被膜を基板表面に容易に形成することができる。
 また、第一又は第二の態様である精製方法、又は第三の態様である製造方法により得られる膜形成用材料を用いることの副次的な効果として、基板の材質によらず、水酸基を豊富に有する金属酸化物の被膜を形成できることが挙げられる。例えば、タングステン基板、窒化チタン基板、窒化ケイ素基板、銅基板、及び金基板等は、従来知られる方法ではシリル化剤による表面改質が困難な場合がある。しかし、シリル化剤による処理を行う前に、本発明に係る膜形成用材料を用いて基板表面に水酸基を豊富に有する金属酸化物の被膜を形成すると、被膜の表面に露出する水酸基と、シリル化剤とを良好に反応させることができる。そうすると、シリル化剤による表面改質が困難である基板であっても、良好に表面改質される。
≪被膜形成方法≫
 以上説明した膜形成用材料を用いて、基板の表面に被膜を形成する方法は特に限定されない。以下、被膜形成方法について説明する。
 皮膜を形成する対象である基板の材質は、特に限定されず、種々の無機基板及び有機基板から選択される。特に、前述の膜形成用材料を用いて基板表面に被膜を形成した後にシリル化剤による表面処理を行うと、タングステン基板、窒化チタン基板、窒化ケイ素基板、銅基板、及び金基板のような、従来知られる方法では表面改質が困難な基板についても、良好に表面改質することができる。
 膜形成用材料を用いて基板の表面に被膜を形成する方法は、基板表面に膜形成用材料を塗布可能であって、基板表面で上記ケイ素化合物の加水分解反応を生じさせることができる方法であれば特に限定されない。
 膜形成用材料を基板表面に塗布する方法は特に限定されない。溶液として上記ケイ素化合物を用いると、基板表面に塗布される上記ケイ素化合物の量を、形成される塗布膜の厚さを調整することにより、容易に調整できる。
 膜形成用材料による基板表面の処理は、基板表面に、上記ケイ素化合物同士の加水分解縮合によって被膜が形成されればよいが、前述の被膜が形成される際、基板表面が、未処理の状態に対して親水化されているのが好ましい。基板表面が親水化されているか否かは、処理前後の基板表面の水の接触角を測定する等公知の手法により基板表面の親水性の程度を測定したりすることにより確認できる。基板表面が親水化されていることを確認することで、基板の表面に、被膜形成によって水酸基がある程度多量に導入されたことを確認できる。基板の表面に水酸基が多数導入されていれば、上記ケイ素化合物が縮合して形成される被膜の表面にシリル化剤が結合しやすい。
 また、基板表面での無機酸化物からなる被膜の形成は、例えば、所望の材質の基板上に溶液状の膜形成材料をスピン塗布することで確認できる。具体的には、大気中にて膜形成用材料を基板上に塗布した後、膜形成用材料を基板上に均一に塗布するために基板を回転させ、その後スピン乾燥させて溶剤を飛ばすことで被膜が形成される。この時、大気中の水分とSi(NCO)のような上記ケイ素化合物とが加水分解反応をして、その後重縮合して無機酸化物からなる被膜が形成される。無機酸化物からなる被膜の厚さは、上記ケイ素化合物の濃度、スピン塗布時の回転数、湿度等に依存する。
 上記方法で形成された被膜の基板上での有無や膜厚は、例えばエリプソメーター、ナノスペック等で確認することができる。
 基板表面に膜形成用材料を塗布する方法は、特に限定されず、周知の塗布方法を適用できる。好適な塗布方法の例としては、スプレー法、スピンコート法、ディップコート法、ロールコート法等が挙げられる。
 なお、タングステン基板や、銅基板のような表面に自然酸化膜が形成される基板では、膜形成用材料による処理の前に、基板表面の自然酸化膜を除去してもよい。
 以上、説明した方法により、膜形成用材料を用いて基板表面に形成された被膜は、高いエッチング耐性や、シリル化剤のような表面処理剤との高い反応性のような種々の優れた性質を有する。
(平坦化膜)
 第一又は第二の態様である精製方法、又は第三の態様である製造方法により得られる膜形成用材料は、平坦化膜を形成するために用いることができる。第一又は第二の態様である精製方法、又は第三の態様である製造方法により得られる膜形成用材料は、自己反応性を持つ上記ケイ素化合物を含有するため、被膜を形成する際の焼成温度を従来のシリカ系被膜形成用組成物よりも低くすることができる。このため、特に高温焼成が好ましくない用途に用いる平坦化膜を形成するための膜形成用材料として好適である。
(絶縁膜)
 第一又は第二の態様である精製方法、又は第三の態様である製造方法により得られる膜形成用材料は、上記ケイ素化合物を含有させることで絶縁膜を形成し得る。
(インプリント用樹脂層)
 第一又は第二の態様である精製方法、又は第三の態様である製造方法により得られる膜形成用材料は、インプリント用樹脂層として用いることができる。また、第一又は第二の態様である精製方法、又は第三の態様である製造方法により得られる膜形成用材料は、より微細なパターンを精度高く転写することができ、コンフォーマルな微細パターンを形成できることから、室温インプリント用樹脂層の形成に用いることができる。
(エッチングマスク)
 第一又は第二の態様である精製方法、又は第三の態様である製造方法により得られる膜形成用材料は、エッチングマスクの形成に用いることができる。第一又は第二の態様である精製方法、又は第三の態様である製造方法により得られる膜形成用材料は、自己反応性を持つ化合物を有し、被膜を形成する際の焼成温度が従来のシリカ系組成物よりも低温にできるため、エッチングマスク形成用の組成物として好適に用いることができる。
 第一又は第二の態様である精製方法、又は第三の態様である製造方法により得られる膜形成用材料を、インクジェット法やスクリーン印刷法などの印刷法を用いてパターン形成し、形成されたパターンをエッチングのマスクとして用いることができる。また、レジストパターン等のパターンの表面を本発明の組成物で被覆したパターンも、エッチングのマスクとして用いることができる。レジストパターン等のパターン表面を本発明の膜形成用材料で被覆し、パターン上部をエッチングすることによって、ダブルパターンを形成することもできる。
(高屈折率膜)
 第一又は第二の態様である精製方法、又は第三の態様である製造方法により得られる膜形成用材料は、高屈折率膜の形成に用いることができる。光電集積回路、光集積回路、CCDセンサ、CMOSセンサ等の光学素子に予め形成されている溝部や穴部等へ、本発明の膜形成用材料を埋め込み、表面をエッチング等で加工することによって、高屈折率な光導波路を形成することができる。
 このように、第一又は第二の態様である精製方法、又は第三の態様である製造方法により得られる膜形成用材料は、塗布性や強度に優れるため、リソグラフィーによるパターン形成や、平坦化膜、絶縁膜、高屈折率膜、インプリント用樹脂層又はエッチングマスクなどの形成に好適に用いることができる。
<半導体基板へのドーパント拡散に用いられる拡散剤組成物>
 上記拡散剤組成物は、ドーパント(不純物拡散成分)を含み、半導体基板へのドーパント拡散に用いられる。
 被精製物である上記拡散剤組成物は、上記一般式(2)で表される加水分解によりシラノール基を生成し得るケイ素化合物を含むことが好ましく、上記ケイ素化合物が、下記一般式(4)で表されるケイ素化合物であることがより好ましい。
 拡散剤組成物を半導体基板に塗布して薄膜を形成すると、上記シラン化合物が加水分解縮合して、塗布膜内にケイ素酸化物系の極薄い膜が形成される。塗布膜内に、ケイ素酸化物系の極薄い膜が形成される場合、ドーパントの基板外への外部拡散が抑制され、拡散剤組成物からなる膜が薄膜であっても、良好且つ均一に半導体基板にドーパントが拡散される。
  Ra4 4-n4Si(NCO)n4・・・(4)
(式(4)中、Ra4は炭化水素基であり、n4は3又は4の整数である。)
 式(4)中のRa4としての炭化水素基は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。Ra4としては、炭素原子数1~12の脂肪族炭化水素基、炭素原子数1~12の芳香族炭化水素基、炭素原子数1~12のアラルキル基が好ましい。
 炭素原子数1~12の脂肪族炭化水素基の好適な例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、シクロペンチル基、n-ヘキシル基、シクロヘキシル基、n-ヘプチル基、n-シクロヘプチル基、n-オクチル基、n-シクロオクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、及びn-ドデシル基が挙げられる。
 炭素原子数1~12の芳香族炭化水素基の好適な例としては、フェニル基、2-メチルフェニル基、3-メチルフェニル基、4-メチルフェニル基、2-エチルフェニル基、3-エチルフェニル基、4-エチルフェニル基、α-ナフチル基、β-ナフチル基、及びビフェニリル基が挙げられる。
 炭素原子数1~12のアラルキル基の好適な例としては、ベンジル基、フェネチル基、α-ナフチルメチル基、β-ナフチルメチル基、2-α-ナフチルエチル基、及び2-β-ナフチルエチル基が挙げられる。
 以上説明した炭化水素基の中では、メチル基、エチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
 式(4)で表される化合物の中では、テトライソシアネートシラン、メチルトリイソシアネートシラン、及びエチルトリイソシアネートシランが好ましく、テトライソシアネートシランがより好ましい。
〔ドーパント〕
 ドーパント(不純物拡散成分)は、従来から半導体基板へのドーピングに用いられている成分であれば特に限定されず、n型ドーパントであっても、p型ドーパントであってもよい。n型ドーパントとしては、リン、ヒ素、及びアンチモン等の単体、並びにこれらの元素を含む化合物が挙げられる。p型ドーパントとしては、ホウ素、ガリウム、インジウム、及びアルミニウム等の単体、並びにこれらの元素を含む化合物が挙げられる。
 ドーパントとしては、入手の容易性や取扱いが容易であることから、リン化合物、ホウ素化合物、又はヒ素化合物が好ましい。好ましいリン化合物としては、リン酸、亜リン酸、ジ亜リン酸、ポリリン酸、及び五酸化二リンや、亜リン酸エステル類、リン酸エステル類、亜リン酸トリス(トリアルキルシリル)、及びリン酸トリス(トリアルキルシリル)等が挙げられる。好ましいホウ素化合物としては、ホウ酸、メタホウ酸、ボロン酸、過ホウ酸、次ホウ酸、及び三酸化二ホウ素や、ホウ酸トリアルキルが挙げられる。好ましいヒ素化合物としては、ヒ酸、及びヒ酸トリアルキルが挙げられる。
 リン化合物としては、亜リン酸エステル類、リン酸エステル類、亜リン酸トリス(トリアルキルシリル)、及びリン酸トリス(トリアルキルシリル)が好ましく、その中でもリン酸トリメチル、リン酸トリエチル、亜リン酸トリメチル、亜リン酸トリエチル、リン酸トリス(トリメトキシシリル)、及び亜リン酸トリス(トリメトキシシリル)が好ましく、リン酸トリメチル、亜リン酸トリメチル、及びリン酸トリス(トリメチルシリル)がより好ましく、リン酸トリメチルが特に好ましい。
 ホウ素化合物としては、トリメトキシホウ素、トリエトキシホウ素、トリメチルホウ素、及びトリエチルホウ素が好ましい。
 ヒ素化合物としては、ヒ酸、トリエトキシヒ素、及びトリ-n-ブトキシヒ素が好ましい。
 拡散剤組成物中のドーパントの含有量は特に限定されない。拡散剤組成物中のドーパントの含有量は、ドーパント中に含まれる、リン、ヒ素、アンチモン、ホウ素、ガリウム、インジウム、及びアルミニウム等の半導体基板中でドーパントしての作用を奏する元素の量(モル)が、上記ケイ素化合物に含まれるSiのモル数の0.01~5倍となる量が好ましく、0.05~3倍となる量がより好ましい。
 拡散剤組成物中の上記ケイ素化合物の含有量は、Siの濃度として、0.001~3.0質量%が好ましく、0.01~1.0質量%がより好ましい。拡散剤組成物がこのような濃度で上記ケイ素化合物を含有することにより、拡散剤組成物を用いて形成された薄い塗布膜からのドーパントの外部拡散を良好に抑制し、ドーパントを良好且つ均一に半導体基板に拡散させることができる。
 本発明の精製方法の除去対象としての不純物としてドーパントが除去されることを防止する観点から、被精製物にはドーパントを含まず、本発明の精製方法で精製された後の拡散剤組成物にドーパントを含有させることが好ましい。
(有機溶剤)
 拡散剤組成物は、さらに有機溶剤を含むものであってもよい。溶剤の具体例としては、シリル化剤薬液に含有させることができる有機溶剤の具体例及び好ましい例として前述した有機溶剤が挙げられる。有機溶剤は単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 また、拡散剤組成物は、上記ケイ素化合物を含む場合、実質的に水を含まないことが好ましい。拡散剤組成物中が実質的に水を含まないとは、上記ケイ素化合物が本発明の目的を阻害する程度まで加水分解されてしまう量の水を、拡散剤組成物が含有しないことを意味する。
〔その他の成分〕
 拡散剤組成物は、本発明の目的を阻害しない範囲で、界面活性剤、消泡剤、pH調整剤、粘度調整剤等の種々の添加剤を含んでいてもよい。また、拡散剤組成物は、塗布性や、製膜性を改良する目的でバインダー樹脂を含んでいてもよい。バインダー樹脂としては種々の樹脂を用いることができ、アクリル樹脂が好ましい。
<ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜>
 第一の態様に係る液体を被精製物とする精製方法において用いるポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜は、連通孔を有する。連通孔は、ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜に多孔質性を付与する個々の孔(以下、単に「孔」と略称することがある。)が形成しているものであってよく、かかる孔は、後述の内面に曲面を有する孔であることが好ましく、後述の略球状孔であることがより好ましい。ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜においては、かかる個々の孔同士が隣接して形成される部分が連通孔となり、かかる孔が相互に連通した構造を有し、通常、かかる孔が複数繋がって全体として、精製される液体の流路を形成していることが好ましい。「流路」は、通常、個々の「孔」及び/又は「連通孔」が連続することにより形成されている。個々の孔は、後述のポリイミド系樹脂多孔質膜の製造方法においてポリイミド系樹脂-微粒子複合膜中に存在する個々の微粒子が後工程で除去されることにより形成される孔であるともいえる。また、連通孔は、後述のポリイミド系樹脂多孔質膜の製造方法においてポリイミド系樹脂-微粒子複合膜中に存在する個々の微粒子同士が接していた部分に、該微粒子が後工程で除去されることにより形成される、隣接する個々の孔同士であるともいえる。
 上記ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜は、好ましくは、該多孔質膜の外部表面に開口を有する連通孔が該多孔質膜の内部を連通して多孔質膜の反対側(裏側)の外部表面にも開口を有するように、該多孔質膜を通過させる流体の流路が確保されるような連通孔を有する。本発明におけるポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜がかかる連通孔を有することは、例えば、ガーレー透気度により表すことができ、ガーレー透気度としては、例えば30~1000秒とすることができる。
 上記ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜のガーレー透気度は、例えば1000秒以内とすることができ、600秒以内が好ましく、500秒以内が更に好ましく、300秒以内であることが最も好ましい。低いほど好ましいので下限は特に設定されないが、ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜を通過する流体の流速をある程度高く維持しつつ金属除去等の処理を効率よく行う点で、例えば、30秒以上が好ましい。ガーレー透気度が1000秒以内であれば、多孔質の程度が十分高いため、本発明において液体の精製の効果を高めることができる。
 上記ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜は、孔径が1~200nmである連通孔を含むものであることが好ましい。かかる連通孔の孔径は、3~180nmが好ましく、5~150nmがより好ましく、10~130nmが更に好ましい。かかる連通孔の孔径は、連通孔の直径である。1つの連通孔は、後述の製造方法より、通常2つの隣り合う粒子から形成されるので、該直径は、例えば、連通孔を構成する個々の孔が2つ分連続する方向を長手方向とすると、該長手方向に垂直な方向における直径である場合がある。かかる連通孔の孔径は、ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜に多孔質性を付与する個々の孔の孔径の分布がブロードな方が、かかる個々の孔同士が隣接して形成される連通孔自体の径が小さくなる傾向にあり、また、連通孔の孔径を小さくさせる観点では、多孔質膜の空隙率が例えば60~90%、好ましくは60~80%、より好ましくは70%程度の範囲である。また、後述のイミド結合開環工程を行わない場合も連通孔の孔径が小さくなる傾向にある。
 上記ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜は、連通孔を有するので、かかる多孔質膜に流体を通過させると、流体が多孔質膜の内部を通過できる。該ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜は、好ましくは内面に曲面を有する個々の孔が連通孔により連続してなる流路を内部に有するので、流体が多孔質膜の内部を通過できるのみならず、個々の孔の曲面に接触しながら通過することにより、孔の内面に対する接触面積が増加することとなり、多孔質膜における孔に、流体に存在する金属粒子等の微小な物質が吸着しやすいものと考えられる。
 上記ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜は、上記のように、内面に曲面を有する孔を含有する多孔質膜であることが好ましく、多孔質膜における孔の多く(好ましくは実質的に全部)が曲面で形成されていることがより好ましい。本明細書において、孔について「内面に曲面を有する」とは、多孔質をもたらす孔の少なくとも内面が、該内面の少なくとも一部に曲面を有することを意味する。
 上記多孔質膜における孔は、少なくともその内面の実質的にほぼ全部が曲面であることが好ましく、このような孔を以下、「略球状孔」ということがある。本明細書において「略球状孔」とは、その内面が略球状の空間を形成している孔を意味する。略球状孔は、好適には、後述のポリイミド系樹脂多孔質膜の製造方法において用いる微粒子が略球状である場合に形成される孔であるともいえる。本明細書において「略球状」とは、真球を含む概念であるが必ずしも真球のみに限定されず、実質的に球状であるものを含む概念である。本明細書において「実質的に球状である」とは、粒子の長径を短径で除した値で表される真球度によって定義される真球度が1±0.3以内であるものを意味する。本発明におけるポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜が有する略球状孔は、かかる真球度が1±0.1以内であるものが好ましく、1±0.05以内であるものがより好ましい。
 多孔質膜における孔が内面に曲面を有することにより、上記ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜に流体を通過させる際に該流体が多孔質膜における孔の内部に十分に行き渡り、孔の内面に十分接触することができ、場合によっては該内面の曲面に沿って対流を起こしている可能性も考えられる。このようにして、本発明における多孔質膜における孔ないし孔の内面に存在し得る凹部に、流体に存在する金属粒子等の微小な物質が吸着しやすいものと考えられる。略球状孔は、内面に更に凹部を有していてもよい。該凹部は、例えば、略球状孔の内面に開口を有する、該略球状孔よりも孔径が小さい孔により形成されている場合がある。
 上記ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜は、例えば平均孔径が100~2000nmの多孔質膜であってよく、平均孔径は、好ましくは200~1000nm、より好ましくは300~900nmである。本明細書において、平均孔径は、後述のケミカルエッチング処理を行ったものはポロメーターにより平均の連通孔のサイズ変化量を求め、その値から実際の平均孔径を求める値であるが、ポリアミドイミドのように上述のケミカルエッチングを行わないものは、多孔質膜の製造に使用した微粒子の平均粒径を平均孔径とすることができる。
 上記ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜は、平均球径が50~2000nmである略球状孔が相互に連通した構造を含むものであることが好ましい。かかる略球状孔の平均球径は、好ましくは100~1000nm、より好ましくは200~800nmである。かかる略球状孔の平均球径は、上述の多孔質膜における平均孔径と同様の方法により求めることができる。
 上記ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜は、後述の方法により求める空隙率が例えば50~90質量%、好ましくは、55~80質量%である多孔質膜であってよい。
 第一の態様に係る液体を被精製物とする精製方法において用いるポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜は、樹脂を含有するものであり、実質的に樹脂のみからなるものであってもよく、具体的には、95質量%以上、好ましくは98質量%以上、より好ましくは99質量%以上が樹脂であるものである。本発明におけるポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜に含有される樹脂としては、ポリイミド及び/又はポリアミドイミドが好ましく、ポリイミドを含有する樹脂がより好ましく、ポリイミドのみであってもよい。本明細書において、ポリイミド及び/又はポリアミドイミドを「ポリイミド系樹脂」ということがある。
 上記ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜(以下、「ポリイミド系樹脂多孔質膜」又は「多孔質膜」と略称することがある。)に含有されるポリイミド及び/又はポリアミドイミドは、カルボキシ基、塩型カルボキシ基及び-NH-結合からなる群より選択される少なくとも1つを有するものであってもよい。該ポリイミド及び/又はポリアミドイミドは、カルボキシ基、塩型カルボキシ基及び/又は-NH-結合を、ポリイミド及び/又はポリアミドイミドの主鎖末端以外に有することが好ましい。
 本明細書において、「塩型カルボキシ基」とは、カルボキシ基における水素原子が陽イオン成分に置換した基を意味する。本明細書において、「陽イオン成分」とは、完全にイオン化した状態である陽イオン自体であってもよいし、-COOとイオン結合して事実上電荷のない状態である陽イオン構成要素であってもよいし、これら両者の中間的な状態である部分電荷を有する陽イオン構成要素であってもよい。「陽イオン成分」がn価の金属MからなるMイオン成分である場合、陽イオン自体としてはMn+と表され、陽イオン構成要素としては「-COOM1/n」において「M」で表される要素である。
 本明細書において「陽イオン成分」とは、後述のケミカルエッチング液に含有される化合物として挙げた化合物がイオン解離した場合の陽イオンが挙げられ、代表的にはイオン成分又は有機アルカリイオン成分が挙げられる。例えば、アルカリ金属イオン成分がナトリウムイオン成分の場合、陽イオン自体としてはナトリウムイオン(Na)であり、陽イオン構成要素としては「-COONa」において「Na」で表される要素であり、部分電荷を有する陽イオン構成要素としてはNaδ+である。本発明において陽イオン成分としては特に限定されず、無機成分、NH 、N(CH 等の有機成分の何れであってもよい。無機成分としては、例えば、Li、Na、K等のアルカリ金属、Mg、Ca等のアルカリ土類金属等の金属元素が挙げられる。有機成分、なかでも、有機アルカリイオン成分としては、NH 、例えばNR (4つのRはそれぞれ同一又は異なって、有機基を表す。)で表される第四級アンモニウムカチオン等が挙げられる。上記Rとしての有機基としてはアルキル基が好ましく、炭素数1~6のアルキル基がより好ましい。第四級アンモニウムカチオンとしては、N(CH 等が挙げられる。
 本明細書において、「塩型カルボキシ基」及び「陽イオン成分」がどのような状態であるかは特に限定されず、通常、ポリイミド及び/又はポリアミドイミドが存在する環境、例えば水溶液中であるか、有機溶媒中であるか、乾燥しているか、等に依存してよい。陽イオン成分がナトリウムイオン成分である場合、例えば、水溶液中であれば、-COOとNaとに解離している可能性があり、有機溶媒中であるか又は乾燥していれば、-COONaが解離していない可能性が高い。
 上記ポリイミド及び/又はポリアミドイミドは、カルボキシ基、塩型カルボキシ基及び-NH-結合からなる群より選択される少なくとも1つを有するものであってもよいが、これらの少なくとも1つを有する場合、通常、カルボキシ基及び/又は塩型カルボキシ基と-NH-結合とを両方有する。ポリイミド及び/又はポリアミドイミドは、カルボキシ基及び/又は塩型カルボキシ基に関していえば、カルボキシ基のみを有してもよいし、塩型カルボキシ基のみを有してもよいし、カルボキシ基及び塩型カルボキシ基の両方を有してもよい。ポリイミド及び/又はポリアミドイミドが有するカルボキシ基と塩型カルボキシ基との比率は、同一のポリイミド及び/又はポリアミドイミドであっても、例えば、ポリイミド及び/又はポリアミドイミドが存在する環境に応じて変動し得るし、陽イオン成分の濃度にも影響される。
 上記ポリイミド及び/又はポリアミドイミドが有するカルボキシ基及び塩型カルボキシ基の合計モル数は、ポリイミドの場合は、通常、-NH-結合と等モルであり、特に、後述のポリイミド多孔質膜の製造方法においてポリイミドにおけるイミド結合の一部からカルボキシ基及び/又は塩型カルボキシ基を形成する場合、実質的に同時に-NH-結合も形成され、該形成されるカルボキシ基及び塩型カルボキシ基の合計モル数は、該形成される-NH-結合と等モルである。ポリアミドイミドの場合は、ポリアミドイミドにおけるカルボキシ基及び塩型カルボキシ基の合計モル数は、-NH-結合と必ずしも等モルではなく、後述のケミカルエッチング等のイミド結合開環工程の条件次第である。
 上記ポリイミド及び/又はポリアミドイミドは、具体的には、下記式(3)~(6)で表される構成単位からなる群より選択される少なくとも1つを有するものであってもよい。ポリイミドである場合、下記式(3)及び/又は(4)で表される構成単位を有するものであってよく、ポリアミドイミドである場合、下記式(5)及び/又は(6)で表される構成単位を有するものであってよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 上記式中、Xは同一若しくは異なって、水素原子又は陽イオン成分である。Arはアリール基であり、後述のポリアミド酸を構成する式(1)で表される繰り返し単位又は芳香族ポリイミドを構成する式(2)で示される繰り返し単位においてそれぞれカルボニル基が結合しているArで表されるアリール基と同じであってよい。Yはジアミン化合物のアミノ基を除いた2価の残基であり、後述のポリアミド酸を構成する式(1)で表される繰り返し単位又は芳香族ポリイミドを構成する式(2)で示される繰り返し単位においてそれぞれNが結合しているArで表されるアリール基と同じであってよい。
 上記ポリイミド及び/又はポリアミドイミドは、一般のポリイミド及び/又はポリアミドイミドが有するイミド結合([-C(=O)]-N-)の一部が開環して、ポリイミドの場合は上記式(3)及び/又は(4)で表される構成単位、ポリアミドイミドの場合は上記式(5)で表される構成単位をそれぞれ有することとなったものであってもよい。
 もっともポリアミドイミドの場合、一般のポリアミドイミドが有するイミド結合の開環によらずに元々有しているアミド結合(-NH-C(=O)-)を有することのみによっても本発明の目的を達成することができることを本発明者らは見出した。とはいえポリアミドイミドにおいても、ポリアミドイミドが本来有するイミド結合の一部が開環して上記(5)で表される構成単位を有することが好ましい。
 上記ポリイミド及び/又はポリアミドイミドは、イミド結合の一部を開環させることで、カルボキシ基、塩型カルボキシ基及び-NH-結合からなる群より選択される少なくとも1つを有するポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜としてもよい。イミド結合の一部を開環させる場合の、不変化率は、以下のように求める。
(1)後述のイミド結合開環工程を行わないポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜(ただし、当該多孔質膜を作成するためのワニスがポリアミド酸を含む場合、焼成工程において、実質的にイミド化反応が完結しているものとする。)について、フーリエ変換型赤外分光(FT-IR)装置により測定したイミド結合を表すピークの面積を、同じくFT-IR装置により測定したベンゼンを表すピークの面積で除した値で表される値(X1)を求める。
(2)上記値(X1)を求めた多孔質膜と同一のポリマー(ワニス)を用いて、得られたポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜に対し、後述のイミド結合開環工程を行った後のポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜について、フーリエ変換型赤外分光(FT-IR)装置により測定したイミド結合を表すピークの面積を、同じくFT-IR装置により測定したベンゼンを表すピークの面積で除した値で表される値(X2)を求める。
(3)不変化率(%)=(X2)÷(X1)×100
 本発明におけるポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜について、不変化率は、60%以上であることが好ましく、70%~99.5%であることがより好ましく、80~99%であることが更に好ましい。
 ポリアミドイミドを含む多孔質膜の場合は、-NH-結合を含むため100%であってもよい。
 また、上記ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜がポリイミド多孔質膜である場合は、フーリエ変換型赤外分光(FT-IR)装置により測定したイミド結合を表すピークの面積を、同じくFT-IR装置により測定したベンゼンを表すピークの面積で除した値をイミド化率とすると、ポリイミドの場合は上記説明における(X2)が、1.2以上であるものが好ましく、1.2~2であるものがより好ましく、1.3~1.6であるものが更に好ましく、1.30~1.55であるものが更により好ましく、1.35~1.5未満が特に好ましい。また、(X1)についてのイミド化率は、本発明においては、1.5以上のものを用いることが好ましい。イミド化率は、相対的に数字が大きいほど、イミド結合の数が多い、即ち、上述の開環したイミド結合が少ないことを表す。
<ポリイミド系樹脂多孔質膜の製造方法>
 上記ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜は、ポリイミド及び/又はポリアミドイミドにおけるイミド結合の一部からカルボキシ基及び/又は塩型カルボキシ基を形成する工程(以下、「イミド結合開環工程」ということがある。)を含む方法により製造することができる。イミド結合開環工程において、上述のように、イミド結合の一部からカルボキシ基及び/又は塩型カルボキシ基を形成する場合、実質的に同時に、理論上これらの基と等モルの-NH-結合も形成される。イミド結合開環工程は、後述のケミカルエッチングにより行うことが好ましい。
 もっとも、ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜が含有する樹脂が実質的にポリアミドイミドからなる場合、イミド結合開環工程を施さなくても既に-NH-結合を有しており、良好な吸着力を有し、また、そのために流体の流速を遅くする必要も特にない点で、イミド結合開環工程は必ずしも必要ではないが、本発明の目的をより効果的に達成するためには、イミド結合開環工程を施すことが好ましい。
 上記ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜の製造方法は、ポリイミド及び/又はポリアミドイミドにおけるイミド結合の一部からカルボキシ基及び/又は塩型カルボキシ基を形成する工程(イミド結合開環工程)を含むものであってもよい。
 上記ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜の製造方法としては、ポリイミド及び/又はポリアミドイミドを主成分とする成形膜(以下、「ポリイミド及び/又はポリアミドイミド成形膜」と略称することがある。)を作製したのち、イミド結合開環工程を行うことが好ましい。イミド結合開環工程を施す対象である、ポリイミド及び/又はポリアミドイミド成形膜としては、多孔質であってもよいし非多孔質であってもよく、また、その形状は特に限定されないが、得られるポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜における多孔質の程度を高めることができる点で、ポリイミド及び/又はポリアミドイミド成形膜は、多孔質であることが好ましく、及び/又は、膜等の薄い形状であることが好ましい。
 ポリイミド及び/又はポリアミドイミド成形膜は、上述のように、イミド結合開環工程を施す際に非多孔質であってもよいが、その場合、イミド結合開環工程の後に多孔質化することが好ましい。
 ポリイミド及び/又はポリアミドイミド成形膜をイミド結合開環工程の前であるか後であるかに関わりなく多孔質化する方法としては、ポリイミド及び/又はポリアミドイミドと微粒子との複合膜(以下、「ポリイミド系樹脂-微粒子複合膜」ということがある。)から該微粒子を取り除いて多孔質化する微粒子除去工程を含む方法が好ましい。
 上記ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜の製造方法としては、(a)微粒子除去工程の前に、ポリイミド及び/又はポリアミドイミドと微粒子との複合膜にイミド結合開環工程を施してもよいし、又は、(b)微粒子除去工程の後に、該工程により多孔質化したポリイミド及び/又はポリアミドイミド成形膜にイミド結合開環工程を施してもよいが、得られるポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜における多孔質の程度を高めることができる点で、後者の(b)の方法が好ましい。
 以下に、上記ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜の製造方法を、好ましい態様である膜(多孔質膜)の形態をとる場合を主に例にとり、詳述する。膜はワニスを用いて好適に製造することができる。
[ワニスの製造]
 ワニスの製造は、予め微粒子が分散した有機溶剤とポリアミド酸、ポリイミド又はポリアミドイミドを任意の比率で混合するか、微粒子を予め分散した有機溶剤中でテトラカルボン酸二無水物及びジアミンを重合してポリアミド酸とするか、更にイミド化してポリイミドとすることで製造でき、最終的に、その粘度を300~2000cPとすることが好ましく、400~1800cPの範囲がより好ましい。ワニスの粘度がこの範囲内であれば、均一に成膜をすることが可能である。
 上記ワニスには、微粒子を、焼成(焼成が任意の場合は乾燥)してポリイミド系樹脂-微粒子複合膜とした際に微粒子/ポリイミド系樹脂の比率が1~4(質量比)となるように樹脂微粒子とポリアミド酸又はポリイミド若しくはポリアミドイミドとを混合でき、微粒子/ポリイミド系樹脂の比率は1.1~3.5(質量比)であることが好ましい。更に、ポリイミド系樹脂-微粒子複合膜とした際に、微粒子/ポリイミド系樹脂の体積比率が1.1~5となるように、微粒子とポリアミド酸又はポリイミド若しくはポリアミドイミドとを混合するとよい。また、微粒子/ポリイミド系樹脂の比率を1.1~4.5(体積比)とすることが、更に好ましい。微粒子/ポリイミド系樹脂の質量比又は体積比が下限値以上であれば、多孔質膜として適切な密度の孔を得ることができ、上限値以下であれば、粘度の増加や膜中のひび割れ等の問題を生じることなく安定的に成膜をすることができる。なお、本明細書において、体積%及び体積比は、25℃における値である。
<微粒子>
 本発明で用いられる微粒子の材質は、ワニスに使用する有機溶剤に不溶で、成膜後選択的に除去可能なものなら、特に限定されることなく使用することができる。例えば、無機材料としては、シリカ(二酸化珪素)、酸化チタン、アルミナ(Al)、炭酸カルシウム等の金属酸化物、有機材料としては、高分子量オレフィン(ポリプロピレン、ポリエチレン等)、ポリスチレン、アクリル系樹脂(メタクリル酸メチル、メタクリル酸イソブチル、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等)、エポキシ樹脂、セルロース、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリエステル、ポリエーテル、ポリエチレン等の有機高分子微粒子(樹脂微粒子)が挙げられる。
 ポリイミド系樹脂多孔質膜の製造の際使用することの好ましいものとして、無機材料ではコロイダルシリカ等のシリカ又は有機高分子微粒子のPMMA等を挙げることができる。なかでもこれらの球状粒子を選択することが、内面に曲面を有する微小な孔を形成するためには好ましい。
 上記樹脂微粒子としては、例えば、通常の線状ポリマーや公知の解重合性ポリマーから、目的に応じ特に限定されることなく選択できる。通常の線状ポリマーは、熱分解時にポリマーの分子鎖がランダムに切断されるポリマーであり、解重合性ポリマーは、熱分解時にポリマーが単量体に分解するポリマーである。何れも、加熱時に、単量体、低分子量体、あるいは、COまで分解することによって、ポリイミド系樹脂膜から除去可能である。使用される樹脂微粒子の分解温度は200~320℃であることが好ましく、230~260℃であることが更に好ましい。分解温度が200℃以上であれば、ワニスに高沸点溶剤を使用した場合も成膜を行うことができ、ポリイミド系樹脂の焼成条件の選択の幅が広くなる。また、分解温度が320℃以下であれば、ポリイミド系樹脂に熱的なダメージを与えることなく樹脂微粒子のみを消失させることができる。
 これら解重合性ポリマーのうち、熱分解温度の低いメタクリル酸メチル若しくはメタクリル酸イソブチルの単独(ポリメチルメタクリレート若しくはポリイソブチルメタクリレート)、あるいはこれを主成分とする共重合ポリマーが孔形成時の取り扱い上好ましい。
 上記微粒子は、形成される多孔質膜における孔の内面に曲面を有しやすい点で、真球率が高いものが好ましい。使用する微粒子の粒径(平均直径)としては、例えば、50~2000nm、好ましくは200~1000nmのものを用いることができる。微粒子を取り除いて得られるポリイミド系樹脂多孔質膜が、分離材又は吸着材として流体を通過させる際に多孔質膜における孔の内面に流体を万遍なく接触させることができ、流体に含まれる金属粒子等の微小物質の吸着を効率よく行うことができ、好ましい。また、粒径分布指数(d25/75)が1~6であればよく、1.6~5が好ましく、2~4の範囲がより好ましい。下限値を1.6以上とすることで、膜内部に粒子を効率的に充填させることができるため、流路を形成しやすく、流速が向上するため好ましい。また、サイズの異なる孔になり、対流の仕方がかわって吸着率が向上すると考えられる。なお、d25、d75は、粒度分布の累積度数がそれぞれ25%、75%の粒子径の値であり、本明細書においては、d25が粒径の大きい方となる。
 また、後述の製造方法において、未焼成複合膜を2層状の未焼成複合膜として形成する場合、第一のワニスに用いる微粒子(B1)と第二のワニスに用いる微粒子(B2)とは、同じものを用いてもよいし、互いに異なったものを用いてもよい。基材に接する側の孔をより稠密にするには、(B1)の微粒子は、(B2)の微粒子よりも粒径分布指数が小さいか同じであることが好ましい。あるいは、(B1)の微粒子は、(B2)の微粒子よりも真球率が小さいか同じであることが好ましい。また、(B1)の微粒子は、(B2)の微粒子よりも微粒子の粒径(平均直径)が小さいことが好ましく、特に、(B1)が100~1000nm(より好ましくは100~600nm)、(B2)が500~2000nm(より好ましくは700~2000nm)のものを用いることが好ましい。(B1)の微粒子の粒径に(B2)より小さいものを用いることで、得られる多孔質ポリイミド系樹脂多孔質膜表面の孔の開口割合を高く均一にすることができ、且つ、多孔質ポリイミド系樹脂多孔質膜全体を(B1)の微粒子の粒径とした場合よりも多孔質膜(膜)の強度を高めることができる。
 本発明では、ワニス中の微粒子を均一に分散することを目的に、上記微粒子とともに更に分散剤を添加してもよい。分散剤を添加することにより、ポリアミド酸、ポリイミド又はポリアミドイミドと微粒子とを一層均一に混合でき、更には、成形又は成膜した前駆体膜中の微粒子を均一に分布させることができる。その結果、最終的に得られるポリイミド系樹脂多孔質膜の表面に稠密な開口を設け、且つ、ポリイミド系樹脂多孔質膜の透気度が向上するように、該多孔質膜の表裏面を効率よく連通させる連通孔を形成することが可能となる。
 本発明で用いられる分散剤は、特に限定されることなく、公知のものを使用することができる。例えば、やし脂肪酸塩、ヒマシ硫酸化油塩、ラウリルサルフェート塩、ポリオキシアルキレンアリルフェニルエーテルサルフェート塩、アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ジアルキルスルホサクシネート塩、イソプロピルホスフェート、ポリオキシエチレンアルキルエーテルホスフェート塩、ポリオキシエチレンアリルフェニルエーテルホスフェート塩等のアニオン界面活性剤;オレイルアミン酢酸塩、ラウリルピリジニウムクロライド、セチルピリジニウムクロライド、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、ベヘニルトリメチルアンモニウムクロライド、ジデシルジメチルアンモニウムクロライド等のカチオン界面活性剤;ヤシアルキルジメチルアミンオキサイド、脂肪酸アミドプロピルジメチルアミンオキサイド、アルキルポリアミノエチルグリシン塩酸塩、アミドベタイン型活性剤、アラニン型活性剤、ラウリルイミノジプロピオン酸等の両性界面活性剤;ポリオキシエチレンオクチルエーテル、ポリオキシエチレンデシルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルアミン、ポリオキシエチレンオレイルアミン、ポリオキシエチレンポリスチリルフェニルエーテル、ポリオキシアルキレンポリスチリルフェニルエーテル等、ポリオキシアルキレン一級アルキルエーテル又はポリオキシアルキレン二級アルキルエーテルのノニオン界面活性剤、ポリオキシエチレンジラウレート、ポリオキシエチレンラウレート、ポリオキシエチレン化ヒマシ油、ポリオキシエチレン化硬化ヒマシ油、ソルビタンラウリン酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンラウリン酸エステル、脂肪酸ジエタノールアミド等のその他のポリオキアルキレン系のノニオン界面活性剤;オクチルステアレート、トリメチロールプロパントリデカノエート等の脂肪酸アルキルエステル;ポリオキシアルキレンブチルエーテル、ポリオキシアルキレンオレイルエーテル、トリメチロールプロパントリス(ポリオキシアルキレン)エーテル等のポリエーテルポリオールが挙げられるが、これらに限定されない。また、上記分散剤は、2種以上を混合して使用することもできる。
<ポリアミド酸>
 本発明に用いるポリアミド酸は、任意のテトラカルボン酸二無水物とジアミンを重合して得られるものが、特に限定されることなく使用できる。テトラカルボン酸二無水物及びジアミンの使用量は特に限定されないが、テトラカルボン酸二無水物1モルに対して、ジアミンを0.50~1.50モル用いるのが好ましく、0.60~1.30モル用いるのがより好ましく、0.70~1.20モル用いるのが特に好ましい。
 テトラカルボン酸二無水物は、従来からポリアミド酸の合成原料として使用されているテトラカルボン酸二無水物から適宜選択することができる。テトラカルボン酸二無水物は、芳香族テトラカルボン酸二無水物であっても、脂肪族テトラカルボン酸二無水物であってもよいが、得られるポリイミド樹脂の耐熱性の点から、芳香族テトラカルボン酸二無水物を使用することが好ましい。テトラカルボン酸二無水物は、2種以上を組合せて用いてもよい。
 芳香族テトラカルボン酸二無水物の好適な具体例としては、ピロメリット酸二無水物、1,1-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2,6,6-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)-1,1,1,3,3,3-へキサフルオロプロパン二無水物、2,2-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン二無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、2,2’,3,3’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、4,4-(p-フェニレンジオキシ)ジフタル酸二無水物、4,4-(m-フェニレンジオキシ)ジフタル酸二無水物、1,2,5,6-ナフタレンテトラカルボン二無水物、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10-ペリレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7-アントラセンテトラカルボン酸二無水物、1,2,7,8-フェナントレンテトラカルボン酸二無水物、9,9-ビス無水フタル酸フルオレン、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。脂肪族テトラカルボン酸二無水物としては、例えば、エチレンテトラカルボン酸二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、シクロへキサンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5-シクロへキサンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4-シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。これらの中では、価格、入手容易性等から、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物及びピロメリット酸二無水物が好ましい。また、これらのテトラカルボン酸二無水物は、単独あるいは二種以上混合して用いることもできる。
 ジアミンは、従来からポリアミド酸の合成原料として使用されているジアミンから適宜選択することができる。このジアミンは、芳香族ジアミンであっても、脂肪族ジアミンであってもよいが、得られるポリイミド樹脂の耐熱性の点から、芳香族ジアミンが好ましい。これらのジアミンは、2種以上を組合せて用いてもよい。
 芳香族ジアミンとしては、フェニル基が1個あるいは2~10個程度が結合したジアミノ化合物を挙げることができる。具体的には、フェニレンジアミン及びその誘導体、ジアミノビフェニル化合物及びその誘導体、ジアミノジフェニル化合物及びその誘導体、ジアミノトリフェニル化合物及びその誘導体、ジアミノナフタレン及びその誘導体、アミノフェニルアミノインダン及びその誘導体、ジアミノテトラフェニル化合物及びその誘導体、ジアミノヘキサフェニル化合物及びその誘導体、カルド型フルオレンジアミン誘導体である。
 フェニレンジアミンはm-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン等であり、フェニレンジアミン誘導体としては、メチル基、エチル基等のアルキル基が結合したジアミン、例えば、2,4-ジアミノトルエン、2,4-トリフェニレンジアミン等である。
 ジアミノビフェニル化合物は、2つのアミノフェニル基がフェニル基同士で結合したものである。例えば、4,4’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノ-2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル等である。
 ジアミノジフェニル化合物は、2つのアミノフェニル基が他の基を介してフェニル基同士で結合したものである。結合はエーテル結合、スルホニル結合、チオエーテル結合、アルキレン又はその誘導体基による結合、イミノ結合、アゾ結合、ホスフィンオキシド結合、アミド結合、ウレイレン結合等である。アルキレン結合は炭素数が1~6程度のものであり、その誘導体基はアルキレン基の水素原子の1以上がハロゲン原子等で置換されたものである。
 ジアミノジフェニル化合物の例としては、3,3’-ジアミノジフェニルエーテル、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、3,4’-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、3,3’-ジアミノジフェニルメタン、3,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’-ジアミノジフェニルケトン、3,4’-ジアミノジフェニルケトン、2,2-ビス(p-アミノフェニル)プロパン、2,2’-ビス(p-アミノフェニル)へキサフルオロプロパン、4-メチル-2,4-ビス(p-アミノフェニル)-1-ペンテン、4-メチル-2,4-ビス(p-アミノフェニル)-2-ぺンテン、イミノジアニリン、4-メチル-2,4-ビス(p-アミノフェニル)ペンタン、ビス(p-アミノフェニル)ホスフィンオキシド、4,4’-ジアミノアゾベンゼン、4,4’-ジアミノジフェニル尿素、4,4’-ジアミノジフェニルアミド、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]スルフォン、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]スルフォン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン等が挙げられる。
 これらの中では、価格、入手容易性等から、p-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、2,4-ジアミノトルエン、及び4,4’-ジアミノジフェニルエーテルが好ましい。
 ジアミノトリフェニル化合物は、2つのアミノフェニル基と1つのフェニレン基が何れも他の基を介して結合したものであり、他の基は、ジアミノジフェニル化合物と同様のものが選ばれる。ジアミノトリフェニル化合物の例としては、1,3-ビス(m-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(p-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4-ビス(p-アミノフェノキシ)ベンゼン等を挙げることができる。
 ジアミノナフタレンの例としては、1,5-ジアミノナフタレン及び2,6-ジアミノナフタレンを挙げることができる。
 アミノフェニルアミノインダンの例としては、5又は6-アミノ-1-(p-アミノフェニル)-1,3,3-トリメチルインダンを挙げることができる。
 ジアミノテトラフェニル化合物の例としては、4,4’-ビス(p-アミノフェノキシ)ビフェニル、2,2’-ビス[p-(p’-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2’-ビス[p-(p’-アミノフェノキシ)ビフェニル]プロパン、2,2’-ビス[p-(m-アミノフェノキシ)フェニル]ベンゾフェノン等を挙げることができる。
 カルド型フルオレンジアミン誘導体の例としては、9,9-ビスアニリンフルオレン等を挙げることができる。
 脂肪族ジアミンは、例えば、炭素数が2~15程度のものがよく、具体的には、ペンタメチレンジアミン、へキサメチレンジアミン、へプタメチレンジアミン等が挙げられる。
 なお、これらのジアミンの水素原子がハロゲン原子、メチル基、メトキシ基、シアノ基、フェニル基等の群より選択される少なくとも1種の置換基により置換された化合物であってもよい。
 本発明で使用されるポリアミド酸を製造する手段に特に制限はなく、例えば、有機溶剤中で酸、ジアミン成分を反応させる方法等の公知の手法を用いることができる。
 テトラカルボン酸二無水物とジアミンとの反応は、通常、有機溶剤中で行われる。テトラカルボン酸二無水物とジアミンとの反応に使用される有機溶剤は、テトラカルボン酸二無水物及びジアミンを溶解させることができ、テトラカルボン酸二無水物及びジアミンと反応しないものであれば特に限定されない。有機溶剤は単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
 テトラカルボン酸二無水物とジアミンとの反応に用いる有機溶剤の例としては、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジエチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジエチルホルムアミド、N-メチルカプロラクタム、N,N,N’,N’-テトラメチルウレア等の含窒素極性溶剤;β-プロピオラクトン、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、δ-バレロラクトン、γ-カプロラクトン、ε-カプロラクトン等のラクトン系極性溶剤;ジメチルスルホキシド;アセトニトリル;乳酸エチル、乳酸ブチル等の脂肪酸エステル類;ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、メチルセルソルブアセテート、エチルセルソルブアセテート等のエーテル類;クレゾール類等のフェノール系溶剤が挙げられる。これらの有機溶剤は単独あるいは2種以上を混合して用いることができる。なかでも、上記含窒素極性溶剤とラクトン系極性溶剤の組み合わせが好ましい。有機溶剤の使用量に特に制限はないが、生成するポリアミド酸の含有量が5~50質量%とするのが望ましい。
 これらの有機溶剤の中では、生成するポリアミド酸の溶解性から、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジエチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジエチルホルムアミド、N-メチルカプロラクタム、N,N,N’,N’-テトラメチルウレア等の含窒素極性溶剤が好ましい。また、成膜性等の観点から、γ-ブチロラクトン等のラクトン系極性溶剤を添加した混合溶剤としてもよく、有機溶剤全体に対し1~20質量%添加されていることが好ましく、5~15質量%がより好ましい。
 重合温度は一般的には-10~120℃、好ましくは5~30℃である。重合時間は使用する原料組成により異なるが、通常は3~24Hr(時間)である。また、このような条件下で得られるポリアミド酸溶液の固有粘度は、好ましくは1000~100000cP(センチポアズ)、より一層好ましくは5000~70000cPの範囲である。
<ポリイミド>
 本発明に用いるポリイミドは、本発明に係るワニスに使用する有機溶剤に溶解可能な可溶性ポリイミドなら、その構造や分子量に限定されることなく、公知のものが使用できる。ポリイミドについて、側鎖にカルボキシ基等の縮合可能な官能基又は焼成時に架橋反応等を促進させる官能基を有していてもよい。
 有機溶剤に可溶なポリイミドとするために、主鎖に柔軟な屈曲構造を導入するためのモノマーの使用、例えば、エチレジアミン、ヘキサメチレンジアミン、1,4-ジアミノシクロヘキサン、1,3-ジアミノシクロヘキサン、4,4’-ジアミノジシクロヘキシルメタン等の脂肪族ジアミン;2-メチル-1,4-フェニレンジアミン、o-トリジン、m-トリジン、3,3’-ジメトキシベンジジン、4,4’-ジアミノベンズアニリド等の芳香族ジアミン;ポリオキシエチレンジアミン、ポリオキシプロピレンジアミン、ポリオキシブチレンジアミン等のポリオキシアルキレンジアミン;ポリシロキサンジアミン;2,3,3’,4’-オキシジフタル酸無水物、3,4,3’,4’-オキシジフタル酸無水物、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンジベンゾエート-3,3’,4,4’-テトラカルボン酸二無水物等の使用が有効である。また、有機溶剤への溶解性を向上する官能基を有するモノマーの使用、例えば、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニル、2-トリフルオロメチル-1,4-フェニレンジアミン等のフッ素化ジアミンを使用することも有効である。更に、上記ポリイミドの溶解性を向上するためのモノマーに加えて、溶解性を阻害しない範囲で、上記ポリアミド酸の欄に記したものと同じモノマーを併用することもできる。
 本発明で用いられる、有機溶剤に溶解可能なポリイミドを製造する手段に特に制限はなく、例えば、ポリアミド酸を化学イミド化又は加熱イミド化させ、有機溶剤に溶解させる方法等の公知の手法を用いることができる。そのようなポリイミドとしては、脂肪族ポリイミド(全脂肪族ポリイミド)、芳香族ポリイミド等を挙げることができ、芳香族ポリイミドが好ましい。芳香族ポリイミドとしては、式(1)で示す繰り返し単位を有するポリアミド酸を熱又は化学的に閉環反応によって取得したもの、若しくは式(2)で示す繰り返し単位を有するポリイミドを溶媒に溶解したものでよい。式中Arはアリール基を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
<ポリアミドイミド>
 本発明に用いるポリアミドイミドは、本発明に係るワニスに使用する有機溶剤に溶解可能な可溶性ポリアミドイミドなら、その構造や分子量に限定されることなく、公知のものが使用できる。ポリアミドイミドについて、側鎖にカルボキシ基等の縮合可能な官能基又は焼成時に架橋反応等を促進させる官能基を有していてもよい。
 また、本発明に用いるポリアミドイミドは、任意の無水トリメリット酸とジイソシアネートとを反応させて得られるものや、任意の無水トリメリット酸の反応性誘導体とジアミンとの反応により得られる前駆体ポリマーをイミド化して得られるものを特に限定されることなく使用できる。
 上記任意の無水トリメリット酸又はその反応性誘導体としては、例えば、無水トリメリット酸、無水トリメリット酸クロライド等の無水トリメリット酸ハロゲン化物、無水トリメリット酸エステル等が挙げられる。
 上記任意のジイソシアネートとしては、例えば、メタフェニレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、o-トリジンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、m-フェニレンジイソシアネート、4,4’-オキシビス(フェニルイソシアネート)、4,4’-ジイソシアネートジフェニルメタン、ビス[4-(4-イソシアネートフェノキシ)フェニル]スルホン、2,2′-ビス[4-(4-イソシアネートフェノキシ)フェニル]プロパン、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3’-ジメチルジフェニル-4,4’-ジイソシアネート、3,3’-ジエチルジフェニル-4,4’-ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、m-キシレンジイソシアネート、p-キシレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート等が挙げられる。
 上記任意のジアミンとしては、上記ポリアミド酸の説明において例示したものと同様のものが挙げられる。
<有機溶剤>
 ワニスに用いられる有機溶剤としては、ポリアミド酸及び/又はポリイミド系樹脂を溶解することができ、微粒子を溶解しないものであれば、特に限定されず、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとの反応に用いる溶剤として例示したものが挙げられる。溶剤は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 ワニス中の全成分のうち、混合溶剤(S)の含有量は、好ましくは50~95質量%、より好ましくは60~85質量%となる量である。ワニスにおける固形分濃度が好ましくは5~50質量%、より好ましくは15~40質量%となる量である。
 また、後述の製造方法において、未焼成複合膜を2層状の未焼成複合膜として形成する場合、第一のワニスにおけるポリアミド酸、ポリイミド又はポリアミドイミド(A1)と微粒子(B1)との体積比を19:81~45:65とすることが好ましい。微粒子体積が全体を100とした場合に65以上であれば、粒子が均一に分散し、また、81以内であれば粒子同士が凝集することもなく分散するため、ポリイミド系樹脂成形膜の基板側面に孔を均一に形成することができる。また、第二のワニスにおける、ポリアミド酸、ポリイミド又はポリアミドイミド(A2)と微粒子(B2)との体積比を20:80~50:50とすることが好ましい。微粒子体積が全体を100とした場合に50以上であれば、粒子単体が均一に分散し、また、80以内であれば粒子同士が凝集することもなく、また、表面にひび割れ等が生じることもないため、安定して応力、破断伸度等の機械的特性の良好なポリイミド系樹脂多孔質膜を形成することができる。
 上記の体積比については、第二のワニスは、上記第一のワニスよりも微粒子含有比率の低いものであることが好ましく、上記条件を満たすことにより、微粒子がポリアミド酸、ポリイミド又はポリアミドイミド中に高度に充填されていても、未焼成複合膜、ポリイミド系樹脂-微粒子複合膜、及びポリイミド系樹脂多孔質膜の強度や柔軟性を担保することができる。また、微粒子含有比率の低い層を設けることで、製造コストの低減を図ることができる。
 上記した成分のほかに、帯電防止、難燃性付与、低温焼成化、離型性、塗布性等を目的とし、帯電防止剤、難燃剤、化学イミド化剤、縮合剤、離型剤、表面調整剤等、適宜、公知の成分を必要に応じて含有させることができる。
[未焼成複合膜の製造]
 ポリアミド酸又はポリイミド系樹脂と微粒子とを含有する未焼成複合膜の成形は、成膜の場合、基板上へ上記のワニスを塗布し、常圧又は真空下で0~120℃(好ましくは0~100℃)、より好ましくは常圧下60~95℃(更に好ましくは65~90℃)で乾燥して行う。塗布膜厚は、例えば、1~500μmであり、5~200μmが好ましく、5~50μmがより好ましい。なお、基板上には必要に応じて離型層を設けてもよい。また、未焼成複合膜の製造において、後述のポリイミド系樹脂-微粒子複合膜の製造(焼成工程)の前に、水を含む溶剤への浸漬工程、プレス工程、当該浸漬工程後の乾燥工程をそれぞれ任意の工程として設けてもよい。
 上記離型層は、基板上に離型剤を塗布して乾燥あるいは焼き付けを行って作製することができる。ここで使用される離型剤は、アルキルリン酸アンモニウム塩系、フッ素系又はシリコーン等の公知の離型剤が特に制限なく使用可能である。上記乾燥したポリアミド酸又はポリイミド系樹脂と微粒子とを含有する未焼成複合膜を基板より剥離する際、未焼成複合膜の剥離面にわずかながら離型剤が残存する。この残存した離型剤は、ポリイミド系樹脂多孔質膜表面の濡れ性や不純物混入に影響し得るため、これを取り除いておくことが好ましい。
 そこで、上記基板より剥離した未焼成複合膜を、有機溶剤等を用いて洗浄することが好ましい。洗浄の方法としては、洗浄液に未焼成複合膜を浸漬した後取り出す方法、シャワー洗浄する方法等の公知の方法から選択することができる。更に、洗浄後の未焼成複合膜乾燥するために、洗浄後の未焼成複合膜を室温で風乾する、恒温槽中で適切な設定温度まで加温する等、公知の方法が制限されることなく適用できる。例えば、未焼成複合膜の端部をSUS製の型枠等に固定し変形を防ぐ方法を採ることもできる。
 一方、未焼成複合膜の成膜に、離型層を設けず基板をそのまま使用する場合は、上記離型層形成の工程や未焼成複合膜の洗浄工程を省くことができる。
 また、2層状の未焼成複合膜として形成する場合、まず、ガラス基板等の基板上にそのまま、上記第一のワニスを塗布し、常圧又は真空下で0~120℃(好ましくは0~90℃)、より好ましくは常圧10~100℃(更に好ましくは10~90℃)で乾燥して、膜厚1~40μmの第一未焼成複合膜の形成を行う。
 続いて、形成した第一未焼成複合膜上に、上記第二のワニスを塗布し、同様にして、0~80℃(好ましくは0~50℃)、より好ましくは常圧10~80℃(更に好ましくは10~30℃)で乾燥を行い、膜厚5~150μmの第二未焼成複合膜の形成を行い、2層状の未焼成複合膜を得る。
[ポリイミド系樹脂-微粒子複合膜の製造(焼成工程)]
 上記乾燥後の未焼成複合膜(又は2層状の未焼成複合膜、以下同様)に加熱による後処理(焼成)を行ってポリイミド系樹脂と微粒子とからなる複合膜(ポリイミド系樹脂-微粒子複合膜)とすることができる。ワニスにポリアミド酸を含む場合、焼成工程においてはイミド化を完結させることが好ましい。なお、焼成工程は任意の工程である。特にワニスにポリイミド又はポリアミドイミドが用いられる場合、焼成工程は行われなくてもよい。
 焼成温度は、未焼成複合膜に含有されるポリアミド酸又はポリイミド系樹脂の構造や縮合剤の有無によっても異なるが、120~400℃が好ましく、更に好ましくは150~375℃である。
 焼成を行うには、必ずしも乾燥工程と明確に工程を分ける必要はなく、例えば、375℃で焼成を行う場合、室温~375℃までを3時間で昇温させた後、375℃で20分間保持させる方法や室温から50℃刻みで段階的に375℃まで昇温(各ステップ20分保持)し、最終的に375℃で20分保持させる等の段階的な乾燥-熱イミド化法を用いることもできる。その際、未焼成複合膜の端部をSUS製の型枠等に固定し変形を防ぐ方法を採ってもよい。
 できあがったポリイミド系樹脂-微粒子複合膜の厚さは、例えば膜の場合、マイクロメータ等で複数の箇所の厚さを測定し平均することで求めることができる。どのような平均厚さが好ましいかは、ポリイミド系樹脂-微粒子複合膜又はポリイミド系樹脂多孔質膜の用途によって異なるが、例えば、分離材、吸着材等に使用する場合は、薄い方が好ましく、例えば1μm以上であってもよく、5~500μmであることが好ましく、8~100μmであることが更に好ましい。
[微粒子除去工程(ポリイミド系樹脂-微粒子複合膜の多孔質化)]
 ポリイミド系樹脂-微粒子複合膜から、微粒子を適切な方法を選択して除去することにより、微細孔を有するポリイミド系樹脂多孔質膜を再現性よく製造することができる。例えば、微粒子として、シリカを採用した場合、ポリイミド系樹脂-微粒子複合膜を低濃度のフッ化水素水(HF)等によりシリカを溶解除去することで、多孔質とすることが可能である。また、微粒子が樹脂微粒子の場合は、上述のような樹脂微粒子の熱分解温度以上で、ポリイミド系樹脂の熱分解温度未満の温度に加熱し、樹脂微粒子を分解させてこれを取り除くことができる。
[イミド結合開環工程]
 本発明におけるポリイミド系樹脂多孔質膜の製造方法は、上述のようにイミド結合開環工程を含むものであってよいが、具体的には、(a)微粒子除去工程の前に、ポリイミド系樹脂-微粒子複合膜にイミド結合開環工程を施すか、又は、(b)微粒子除去工程の後に、該工程により多孔質化したポリイミド系樹脂成形膜にイミド結合開環工程を施すことを含む方法により行うことができる。上記製造方法としては、前者の(a)の方法であっても、ポリイミド系樹脂成形膜の外表面及びその近傍に存在するイミド結合を開環することができ、本発明の目的を達成することができるが、得られるポリイミド系樹脂多孔質膜における多孔質の程度を高めることができる点で、後者の(b)の方が好ましい。
 上記イミド結合開環工程は、ケミカルエッチング法若しくは物理的除去方法、又は、これらを組合せた方法により行うことができる。ケミカルエッチング法としては特に限定されず、例えば従来公知の方法を用いることができる。
 ケミカルエッチング法としては、無機アルカリ溶液又は有機アルカリ溶液等のケミカルエッチング液による処理が挙げられる。無機アルカリ溶液が好ましい。無機アルカリ溶液として例えば、ヒドラジンヒドラートとエチレンジアミンを含むヒドラジン溶液、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム等のアルカリ金属水酸化物の溶液、アンモニア溶液、水酸化アルカリとヒドラジンと1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノンを主成分とするエッチング液等が挙げられる。有機アルカリ溶液としては、エチルアミン、n-プロピルアミン等の第一級アミン類;ジエチルアミン、ジ-n-ブチルアミン等の第二級アミン類;トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三級アミン類;ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム塩;ピロール、ピヘリジン等の環状アミン類等のアルカリ性溶液が挙げられる。
 上記の各溶液の溶媒については、純水、アルコール類を適宜選択できる。また界面活性剤を適当量添加したものを使用することもできる。アルカリ濃度は、例えば0.01~20質量%である。
 また、物理的な方法としては、例えば、プラズマ(酸素、アルゴン等)、コロナ放電等によるドライエッチング等が使用できる。
 上記した方法は、微粒子除去工程前又は微粒子除去工程後の何れのイミド結合開環工程にも適用可能であるので好ましい。なお、微粒子除去工程後にケミカルエッチング法を行う場合は、ポリイミド系樹脂多孔質膜の内部の連通孔を形成しやすく、開孔率を向上させることができる。
 また、イミド結合開環工程として、ケミカルエッチング法を行う場合は、余剰のエッチング液成分を除去するため、再度ポリイミド系樹脂多孔質膜の洗浄工程を行ってもよい。
 ケミカルエッチング後の洗浄としては、水洗単独でもよいが、酸洗浄及び/又は水洗を組み合わせることが好ましい。
 また、ポリイミド系樹脂多孔質膜の表面の有機溶媒への濡れ性向上及び残存有機物除去のため、ポリイミド系樹脂多孔質膜の再度焼成工程を行ってもよい。焼成条件は、[ポリイミド系樹脂-微粒子複合膜の製造(焼成工程)]における焼成条件と同様、適宜設定すればよい。
[上記液体又はケイ素化合物含有液を被精製物とする具体的な精製方法]
 第一の態様及び第二の態様である液体又はケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法は、該液体の一部又は全部を、上述のポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜の一方の側から他方の側へ差圧により透過させることを含む。
 第一の態様及び第二の態様である液体又はケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法において、該液体の一部又は全部を、上述のポリイミド系樹脂多孔質膜の一方の側から他方の側へ透過させる方法としては、通常、ポリイミド系樹脂多孔質膜を分離材ないし吸着材として用いて、該液体の一部又は全部をろ過することにより行うことができる。分離材ないし吸着材として用いられるポリイミド系樹脂多孔質膜は、後述のフィルターデバイスに組み込まれていてもよい。
 ポリイミド系樹脂多孔質膜を第一の態様及び第二の態様に係る液体又はケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法において使用する形式については、平面状又はポリイミド系樹脂多孔質膜の相対する辺を合わせたパイプ状が挙げられる。パイプ状のポリイミド系樹脂多孔質膜は更にヒダ状にすることが供給液と接触する面積が増えるため好ましい。ポリイミド系樹脂多孔質膜は、後述のとおり供給液と濾液とが混在しないように適宜封止処理が施される。
 液体又はケイ素化合物含有液の精製は、上述のポリイミド系樹脂多孔質膜を用いて、差圧なし、即ち、重力による自然濾過によっても行うことができるが、差圧により行うことが好ましい。差圧としては、ポリイミド系樹脂多孔質膜の一方の側と他方の側との間に圧力差を設けるものであれば特に限定されないが、通常、ポリイミド系樹脂多孔質膜の片方の側(供給液側)に圧力を加える加圧(陽圧)、ポリイミド系樹脂多孔質膜の片方の側(濾液側)を負圧にする減圧(陰圧)等が挙げられ、加圧が好ましい。
 加圧は、ポリイミド系樹脂多孔質膜を透過させる前の液体又はケイ素化合物含有液(本明細書において「供給液」ということがある)が存在する、ポリイミド系樹脂多孔質膜の側(供給液側)に圧力を加えるものであり、例えば、供給液の循環若しくは送液で生じる流液圧の利用又はガスの陽圧を利用することにより圧力を加えるものが好ましい。流液圧は、例えば、ポンプ(送液ポンプ、循環ポンプ等)等の積極的な流液圧付加方法により発生させることができ、具体的に、ロータリーポンプ、ダイヤフラムポンプ、定量ポンプ、ケミカルポンプ、プランジャーポンプ、ベローズポンプ、ギアポンプ、真空ポンプ、エアーポンプ、液体ポンプ等が挙げられる。流液圧としては、例えば、重力のみに従ってポリイミド系樹脂多孔質膜に液体又はケイ素化合物含有液を透過させる際に該液体又はケイ素化合物含有液によりポリイミド系樹脂多孔質膜に加えられる圧力であってもよいが、上記積極的な流液圧付加方法により圧力が加えられるものが好ましい。加圧に用いるガスとしては、供給液に対し不活性又は非反応性のガスが好ましく、具体的には、窒素、又はヘリウム、アルゴン等の希ガス等が挙げられる。電子材料、特に、半導体等の製造分野においては、加圧が好ましく、その場合、ポリイミド系樹脂多孔質膜を透過した液体又はケイ素化合物含有液を集める側は減圧しない大気圧でよく、加圧としては、ガスによる陽圧が好ましい。なお、上記加圧方法において、加圧バルブ又は加圧弁若しくは三方弁等の弁を介してもよい。
 減圧は、ポリイミド系樹脂多孔質膜を透過した液体又はケイ素化合物含有液を集める側(濾液側)を減圧するものであり、例えば、ポンプによる減圧であってもよいが、真空にまで減圧することが好ましい。
 ポンプによる供給液の循環若しくは送液を行う場合、通常、ポンプは、供給液漕(又は循環漕)とポリイミド系樹脂多孔質膜との間に配置される。
 加圧は、流液圧とガスの陽圧との両方を利用するものであってもよい。また、差圧は、加圧と減圧とを組合せてもよく、例えば、流液圧と減圧との両方を利用するもの、ガスの陽圧と減圧との両方を利用するもの、流液圧及びガスの陽圧と減圧とを利用するものであってもよい。差圧を設ける方法を組み合せる場合、製造の簡便化等の点で、流液圧とガスの陽圧との組合せ、流液圧と減圧との組合せが好ましい。本発明においては、ポリイミド系樹脂多孔質膜を用いるので、差圧を設ける方法として、例えば、ガスによる陽圧等の1つの方法であっても、不純物除去性能に優れた精製を行うことができる。
 差圧を設けることによりポリイミド系樹脂多孔質膜の前後に付与される圧力差は、使用するポリイミド系樹脂多孔質膜の膜厚、空隙率若しくは平均孔径、又は所望の精製度、流量、流速、又は供給液の濃度若しくは粘度等により適宜設定すればよいが、例えば、いわゆるクロスフロー方式(ポリイミド系樹脂多孔質膜に対して平行に供給液を流す)の場合は、例えば3MPa以下であり、いわゆるデッドエンド方式(ポリイミド系樹脂多孔質膜に対して交差するように供給液を流す)の場合、例えば、1MPa以下である。下限値は特に限定されず、例えば、10Paである。
 第一の態様及び第二の態様に係る液体又はケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法において、液体又はケイ素化合物含有液の一部又は全部をポリイミド系樹脂多孔質膜の一方の側から他方の側へ透過させる際、液体又はケイ素化合物含有液が溶質を含む場合は希釈液により供給液を適宜希釈してもよい。
 第一の態様及び第二の態様に係る液体又はケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法において、供給液を透過させる前に、ポリイミド系樹脂多孔質膜の洗浄又は供給液に対する濡れ性向上又はポリイミド系樹脂多孔質膜と供給液との表面エネルギー調整のためにメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール又はアセトン、メチルエチルケトン等のケトン、水、供給液に含まれる溶媒又はそれらの混合物等の溶液を、ポリイミド系樹脂多孔質膜に接触させて通液させてもよい。
 供給液を透過させる前の上記溶液とポリイミド系樹脂多孔質膜との接触においては、上記溶液にポリイミド系樹脂多孔質膜を含浸ないし浸漬させてもよく、ポリイミド系樹脂多孔質膜を溶液と接触させることによって、例えば、ポリイミド系樹脂多孔質膜の内部の孔にも溶液を浸透させることができる。供給液を透過させる前の上記溶液とポリイミド系樹脂多孔質膜との接触は、上述の差圧により行ってもよく、特に、ポリイミド系樹脂多孔質膜の内部の孔にも溶液を浸透させる場合、加圧下により行ってもよい。
 本発明におけるポリイミド系樹脂多孔質膜は、カルボキシ基、塩型カルボキシ基及び-NH-結合からなる群より選択される少なくとも1つを有していてもよい、ポリイミド及び/又はポリアミドイミドを主成分とする多孔質膜であり、上述のように多孔質の程度の高い多孔質膜であるので、分離材、吸着材として好適に使用することができる。本発明におけるポリイミド系樹脂多孔質膜は、連通孔を有する多孔質膜であり、上述のように、好ましくは、内面に曲面を有する孔が形成している連通孔を有する多孔質膜であり、より好ましくは、略球状孔が相互に連通した構造を含む連通孔を有する多孔質膜であるので、該多孔質膜に液体を透過させると、液体又はケイ素化合物含有液に含有される常温で固体の元素を含む不純物の一部又は全部が該液体又はケイ素化合物含有液から除去されることが可能となる。
 本明細書において、「常温で固体の元素」とは、常温、例えば室温、具体的には20℃において固体である単体を構成する元素を意味する。例えば、元素がFeである場合、Fe元素の単体である、金属としての鉄が常温で固体であるので、本発明における「常温で固体の元素」に該当する。「常温で固体の元素」は、通常、金属元素、半金属元素、一部の非金属元素が挙げられる。金属元素としては、例えば、Li、Na、K等のアルカリ金属;Be、Mg、Ca、Ba等のアルカリ土類金属;Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn等の周期律表の3~11族に属する遷移金属;Zn、Al、Ga、Sn等の周期律表の12~15族に属する金属等が挙げられる。半金属元素としては、例えば、B、Si、Ge、As、Sb、Te、Po等が挙げられる。一部の非金属元素としては、C、P、S、I等が挙げられる。本発明において「常温で固体の元素」としては、金属元素、半金属元素が好ましく、金属元素がより好ましく、鉄及び/又は亜鉛が更に好ましい。
 本明細書において、「常温で固体の元素を含む不純物」とは、上記「常温で固体の元素」を含む不純物を意味し、該元素の単体であってもよいし、該元素を含む複数の元素からなる化合物であってもよい。
 第一の態様及び第二の態様に係る液体又はケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法は、例えば、半導体等の電子材料の製造分野においてシリル化剤薬液等から除去するニーズが高い点で、上記不純物が金属元素を含む金属不純物である場合、特に好適に適用することができる。本発明においてポリイミド系樹脂多孔質膜を用いることにより、処理前の液体又はケイ素化合物含有液に存在する金属粒子等の微小な物質が、該多孔質膜が有する孔及び/又は連通孔に吸着しやすいものと考えられる。本発明におけるポリイミド系樹脂多孔質膜は、また、更に、カルボキシ基、塩型カルボキシ基及び-NH-結合からなる群より選択される少なくとも1つを有するものであってもよく、これらの基が備える電荷又はクーロン力により、流体に含まれる金属粒子、例えば金属イオンや金属凝集体(例えば、金属酸化物の凝集体、金属と有機物との凝集体)を吸引しやすく、多孔質膜における孔及び/又は多孔質膜への吸着を助長することができるものと考えられ、また、イオン交換膜としても機能することができるものと考えられる。
 第一の態様及び第二の態様に係る液体又はケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法において、ポリイミド系樹脂多孔質膜は、上記のとおり多孔質の程度が高く、連通孔を有する多孔質膜であるので、分離及び/又は吸着により、常温で固体の元素を含む不純物の一部又は全部を処理前の液体から取り除くものと考えられる。本明細書において、「分離」とは、ろ過、単離、除去、捕捉、精製及び篩いからなる群より選択される少なくとも1つを含むものであってよく、例えば排水処理にも利用可能である。第一の態様及び第二の態様に係る液体又はケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法は、ポリイミド系樹脂多孔質膜が有する孔及び/又は連通孔等に微小物質を吸着することにより、該微小物質を含有していた液体から該微小物質を分離する処理のように、分離と吸着との両方を行うこととなる処理にも好適に使用することができる。
 本発明におけるポリイミド系樹脂多孔質膜は、上述のように、好ましくは数百ナノメートル単位の平均孔径を有する孔を含有する多孔質膜であるので、例えばナノメートル単位の微小物質をも、多孔質膜における孔及び/又は連通孔に吸着ないし捕捉することができる。そのため、該ポリイミド系樹脂多孔質膜を用いる第一の態様及び第二の態様に係る液体又はケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法は、非常に精緻な不純物除去が要求される電子材料、特に、半導体製造分野においても適用することができ、例えば半導体製造に用いられるシリル化剤薬液等の各種液体又はケイ素化合物含有液から不純物の分離及び/又は吸着を行う各種精製方法に好適に適用することができる。
 第一の態様及び第二の態様に係る液体又はケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法において、ポリイミド系樹脂多孔質膜は、例えば、フィルターメディアその他の濾材として使用することができ、具体的には、単独で用いてもよいし、濾材として用いて他の機能層(メンブレン)を付与してもよいし、また、他の濾材に組み合わせるメンブレンとして用いてもよく、例えば、フィルターデバイス等に用いられるメンブレンとして使用することもできる。本発明におけるポリイミド系樹脂多孔質膜と組み合わせて用いることができる機能層としては特に限定されず、例えば、ナイロン膜、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)膜、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)膜又はこれらを修飾した膜等の化学的又は物理化学的な機能を備えるもの等が挙げられる。
 第一の態様及び第二の態様に係る液体又はケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法において、ポリイミド系樹脂多孔質膜は、例えば半導体製造分野において用いられる金属フィルター等のフィルターメディアとして使用することができ、また、該フィルターメディアと他の濾材とを含む積層体としても使用することができ、フィルターデバイスとしても使用することができる。フィルターデバイスとしては特に限定されないが、フィルターデバイスにおいて、ポリイミド系樹脂多孔質膜は、供給液と濾過液とが交差するように配置される。液体流路との関係においては、流路と並行に配置してもよいし交差するように配置してもよい。供給液が濾過液と分離されるように、ポリイミド系樹脂多孔質膜を通液する前後の領域は、適宜シーリングされる。例えば、シーリングの方法として、本発明におけるポリイミド系樹脂多孔質膜を、必要に応じて、光(UV)硬化による接着若しくは熱による接着(アンカー効果による接着(熱溶着等)を含む))、若しくは接着剤を用いた接着等により加工してもよく、又は本発明におけるポリイミド系樹脂多孔質膜と他の濾材(フィルタ)とを例えば組み込み法等により接着して用いることができ、これらのポリイミド系樹脂多孔質膜を更に、ポリエチレン、ポリプロピレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリイミド、ポリアミドイミド等の熱可塑性樹脂等からなる外側容器に備えて用いることができる。
 上述の、第四の態様であるフィルターメディアは、第一の態様及び第二の態様に係る液体又はケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法に用いられるポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜からなるフィルターメディア、及び、ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜を含むフィルターデバイスもまた、本発明の一つである。
 第一の態様及び第二の態様に係る液体又はケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法は、半導体製造分野に用いられる上述のシリル化剤薬液等に含まれる金属を除去するために好適に使用することができ、金属としては、特に鉄、亜鉛の除去率が高く、後述のメタル除去率が鉄については例えば90%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは97%以上、更により好ましくは98%以上とすることができ、亜鉛については例えば45%以上、好ましくは50%以上、より好ましくは60%以上とすることができるが、純水に含有される亜鉛については例えば80%以上、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上とすることができ、イミド結合開環工程を経たポリイミド系樹脂多孔質膜を用いる場合、例えば95%以上、好ましくは98%以上とすることもできる。メタル除去率の上限は、高いほど好ましいので特に設定されないが、鉄については例えば100%未満、通常、液体が有機溶剤の場合は99.5%以下、液体が純水の場合は99%以下とすることができ、亜鉛については例えば100%以下とすることができ、場合により99%以下となることもある。
 また、第一の態様及び第二の態様に係る液体又はケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法は、半導体製造分野に用いられる上述のシリル化剤薬液等に含まれる金属等の不純物を除去するために使用する場合、シリル化剤薬液等の流体の流速を高く維持して不純物除去を行うこともでき、その場合の流速としては特に限定されないが、例えば、室温において0.08MPaで加圧した場合の純水の流速が1ml/分以上であればよく、好ましくは3ml/分以上、より好ましくは5ml/分以上、特に好ましくは、10ml/分以上である。上限は特に限定されず、例えば、50ml/分以下とすることができる。第一の態様及び第二の態様に係る液体又はケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法は、このように流速を高く維持しながら、不純物の除去率も高く維持することができる。
 第一の態様及び第二の態様に係る液体又はケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法は、ポリイミド及び/又はポリアミドイミドを主成分とするポリイミド系樹脂多孔質膜を用いるので、薬液等の流体の流速を高く維持することができ、また、薬液等の液体を常時循環しながらポリイミド系樹脂多孔質膜を透過させる、循環型の精製にも好適に適用することができる。本発明におけるポリイミド系樹脂多孔質膜は、応力、破断伸度等の機械的特性にも優れており、例えば、応力は、例えば10MPa以上が好ましく、より好ましくは15MPa以上、更に好ましくは15~50MPaとすることができ、また、破断伸度は、例えば10%GL以上、好ましくは15%GL以上とすることができる。破断伸度の上限は、例えば50%GL、好ましくは45%GL、より好ましくは40%GLとすることができるが、空隙率を下げると、破断伸度が高くなる傾向がある。
[シリル化剤薬液、膜形成用材料、又は、半導体基板へのドーパント拡散に用いられる拡散剤組成物の製造方法]
 第三の態様である、シリル化剤薬液、膜形成用材料、又は、半導体基板へのドーパント拡散に用いられる拡散剤組成物の製造方法は、第一の態様及び第二の態様の液体又はケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法を用いる。第一の態様及び第二の態様の液体又はケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法が上述のように精製効果に優れた方法であるので、かかる液体又はケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法を用いる、第三の態様の製造方法は、不純物の含有量が低減されたシリル化剤薬液、膜形成用材料、又は、半導体基板へのドーパント拡散に用いられる拡散剤組成物を製造することができる。
 すなわち、第三の態様に係る、シリル化剤薬液、膜形成用材料、又は、半導体基板へのドーパント拡散に用いられる拡散剤組成物の製造方法は、シリル化剤薬液、膜形成用材料又は拡散剤組成物の製造方法であって、該方法は被精製物であるシリル化剤薬液、膜形成用材料又は拡散剤組成物を第一の態様及び第二の態様の液体又はケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法により精製することを含む。
 以下、実施例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲は、これらの実施例に限定されるものではない。
 実施例及び比較例では、以下に示すテトラカルボン酸二無水物、ジアミン、ポリアミド酸、ポリアミドイミド、有機溶剤、分散剤及び微粒子を用いた。なお、シリカ(1)の粒径分布指数は約3.3であり、シリカ(2)の粒径分布指数は約1.5である。
 ・テトラカルボン酸二無水物:ピロメリット酸二無水物
 ・ジアミン:4,4’-ジアミノジフェニルエーテル
 ・ポリアミド酸溶液:ピロメリット酸二無水物と4,4’-ジアミノジフェニルエーテルとの反応物(固形分21.9質量%(有機溶剤:N,N-ジメチルアセトアミド))
 ・有機溶剤(1):N,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)
 ・有機溶剤(2):ガンマブチロラクトン
 ・分散剤:ポリオキシエチレン二級アルキルエーテル系分散剤
 ・微粒子:シリカ(1):平均粒径700nmのシリカ
      シリカ(2):平均粒径300nmのシリカ
・エッチング液(1):メタノール:水(質量比3:7)の混合液のNaOH 1.1質量%溶液
<実施例1~4> ポリイミド多孔質膜
[シリカ分散液の調製]
 有機溶剤(1)23.1質量部及び分散剤0.1質量部の混合物に、表1に示す平均粒径を有するシリカ(1)又はシリカ(2)を23.1質量部添加し、撹拌してシリカ分散液を調製した。
[ワニスの調製]
 ポリアミド酸溶液41.1質量部に、シリカ分散液の調製で得たシリカ分散液を、42.0質量部添加し、更に有機溶剤(1)及び(2)をワニス全体における溶剤組成が有機溶剤(1):有機溶剤(2)=90:10となるようにそれぞれ追加し、撹拌してワニスを調製した。なお、得られたワニスにおけるポリアミド酸とシリカとの体積比は40:60(質量比は30:70)である。
[未焼成複合膜の成膜]
 上記のワニスを、基材としてPETフィルムにアプリケーターを用い成膜した。90℃で5分間プリベークして、膜厚40μmの未焼成複合膜を製造した。水に3分間浸漬したのち、2本のロール間に未焼成複合膜を通して、未焼成複合膜をプレスした。その際、ロール抑え圧は3.0kg/cm、ロール温度は80℃、未焼成複合膜の移動速度は0.5m/minであった。基材から未焼成複合膜を剥離して未焼成複合膜を得た。
[未焼成複合膜のイミド化]
 上記未焼成複合膜を表1に記載した温度で各15分間加熱処理(焼成)を施すことにより、イミド化させ、ポリイミド-微粒子複合膜を得た。
[ポリイミド多孔質膜の形成]
 上記で得たポリイミド-微粒子複合膜を、10%HF溶液中に10分間浸漬することで、膜中に含まれる微粒子を除去した後水洗及び乾燥を行い、ポリイミド多孔質膜を得た。
[ケミカルエッチング]
 実施例1及び2において、イミド結合開環工程として、ポリイミド多孔質膜をケミカルエッチング液(1)に2分間浸漬してイミド結合開環工程を施し、ポリイミド多孔質膜を得た。その後、340℃15分再焼成を行った。
 実施例3及び4においては、イミド結合開環工程としてのケミカルエッチング及びその後の再焼成を行わなかった。
<比較例1> 他の樹脂の多孔質膜
 比較例1としてポリアミド(ナイロン)製多孔質膜(孔サイズ:約10nm以下、膜厚約75μm)を用意した。
<評価>
 上記により用意した各多孔質膜について下記評価を行った。結果を表1に表す。
[メタル除去率]
 用意した各多孔質膜を直径47mmの円形に切り取ってろ材として用い、ハウジングセットした後、イソプロピルアルコール200mL、酢酸ブチル200mLを順番に通液させた。その後、テトライソシアネートシアン0.2質量%酢酸ブチル溶液に鉄を添加して調製した金属不純物含有液を、該液の鉄の含有量(A)を測定したのち、0.08MPaで窒素加圧しながら通液した。
 通液後の液の鉄の含有量(B)を測定し、下記式で表される値をメタル除去率(%)とし、以下の基準で評価した。
(A-B)/B×100
 但し、ポリエチレン製多孔質膜は、0.08MPaでは膜が破れてメタル除去率を計算できなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 表1から、各実施例は概ねメタル除去率が比較例よりも優れており、特に、ナイロン製多孔質膜を用いた比較例1よりも遥かに優れることがわかった。 各実施例は、比較例よりも薄い膜厚で高い除去率を有していることから、フィルターメディア又はフィルターデバイスにポリイミド系樹脂多孔質膜を使用する際、メディアの薄膜化やデバイスの小型化が可能であり、ポリイミド系樹脂多孔質膜をヒダ状に加工する場合も何重にもヒダ化できるため、より高い除去性能を有するフィルターデバイスを作成することが可能となる。
 実施例1及び実施例2と実施例3及び実施例4とから、イミド結合開環工程としてのケミカルエッチングを行う方が、メタル除去率が向上することがわかった。
 ナイロン製多孔質膜を用いた比較例1では、メタル除去率は遥かに低いことがわかった。

Claims (18)

  1.  液体を被精製物とする精製方法であって、
     前記液体の一部又は全部を、連通孔を有するポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜の一方の側から他方の側へ差圧により透過させることを含み、
     前記液体が、シリル化剤薬液、膜形成用材料、又は、半導体基板へのドーパント拡散に用いられる拡散剤組成物である、精製方法。
  2.  前記液体が、加水分解によりシラノール基を生成し得るケイ素化合物を含む、請求項1に記載の精製方法。
  3.  ケイ素化合物含有液を被精製物とする精製方法であって、
     前記ケイ素化合物含有液の一部又は全部を、連通孔を有するポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜の一方の側から他方の側へ差圧により透過させることを含み、
     前記ケイ素化合物含有液が、加水分解によりシラノール基を生成し得るケイ素化合物を含む、精製方法。
  4.  前記ケイ素化合物含有液が、シリル化剤薬液、膜形成用材料、又は、半導体基板へのドーパント拡散に用いられる拡散剤組成物である、請求項3に記載の精製方法。
  5.  前記被精製物がシリル化剤薬液であり、
     前記ケイ素化合物が、下記一般式(1)で表されるシリル化剤である、請求項2~4の何れか1項に記載の精製方法。
    (Ra1Si(H) 4-a-b  (1)
    (式(1)中、Ra1は、それぞれ互いに独立して、一部又は全ての水素原子がフッ素原子に置換されていてもよい炭素数1~18の1価の炭化水素基を含む1価の有機基を表し、Xは、それぞれ互いに独立して、ケイ素原子と結合する原子が窒素である1価の官能基を表し、aは1~3の整数、bは0~2の整数であり、aとbの合計は1~3である。)
  6.  前記被精製物が膜形成用材料であり、
     前記ケイ素化合物が、下記一般式(2)で表される、請求項2~4の何れか1項に記載の精製方法。
    a2 4-n2SiXn2・・・(2)
    (式(2)中、Ra2は、水素原子又は1価の炭化水素基である。Xは、炭素数1~5の直鎖又は分岐鎖状のアルコキシ基、イソシアネート基、及びハロゲン原子からなる群より選択される基である。n2は1~4の整数である。)
  7.  前記ケイ素化合物が、下記一般式(3)で表される、請求項2~4の何れか1項に記載の精製方法。
      Ra3 4-n3-Si(NCO)n3  ・・・(3)
    (式(3)中、Ra3は水素原子又は1価の炭化水素基であり、n3は2~4である。)
  8.  前記被精製物が、平坦化膜、絶縁膜、高屈折率膜、インプリント用樹脂層又はエッチングマスクの形成に用いられる、請求項7に記載の精製方法。
  9.  前記被精製物が、更にドーパントを含み、半導体基板へのドーパント拡散に用いられる拡散剤組成物である、請求項2~4の何れか1項に記載の精製方法。
  10.  前記ケイ素化合物が、下記一般式(4)で表される化合物である、請求項9に記載の精製方法。
    a4 4-n4Si(NCO)n4・・・(4)
    (式(4)中、Ra4は炭化水素基であり、n4は3又は4の整数である。)
  11.  前記多孔質膜により、前記被精製物に含有される常温で固体の元素を含む不純物の一部又は全部が前記被精製物から除去される、請求項1~10の何れか1項に記載の精製方法。
  12.  前記差圧が、流液圧、真空、及び、不活性ガス若しくは非反応性ガスによる陽圧からなる群より選択される少なくとも1つを利用することにより加えられる、請求項1~11の何れか1項に記載の精製方法。
  13.  前記連通孔が、平均球径が50~5000nmである略球状孔が相互に連通した構造を含む、請求項1~12の何れか1項に記載の精製方法。
  14.  前記略球状孔が、内面に更に凹部を有している、請求項13に記載の精製方法。
  15.  前記連通孔が、孔径が1~200nmである連通孔を含む、請求項1~14の何れか1項に記載の精製方法。
  16.  請求項1~15の何れか1項に記載の精製方法を用いる、シリル化剤薬液、膜形成用材料又は拡散剤組成物の製造方法。
  17.  請求項1~15の何れか1項に記載の精製方法に用いられる前記ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜からなるフィルターメディア。
  18.  請求項1~15の何れか1項に記載の精製方法に用いられる前記ポリイミド及び/又はポリアミドイミド多孔質膜を含む、フィルターデバイス。
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